盐膏层造斜段井壁稳定性研究.pdf

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1、盐膏层造斜段井壁稳定性研究周启成(中原石油工程井下特种作业公司，河南濮阳457001)摘要：西部油气开发是国家能源战略的重点，由于油层埋藏较深，存在较厚盐膏层，使得造斜困难，井塌和卡钻时常发生，因此，本文针对这一问题，首先，对盐岩的力学特性进行分析；然后，计算出斜井段的应力场分布；最后，结合盐岩的扩容损伤机理，建立斜井段盐膏层的蠕变压力剖面。通过实例分析，计算结果符合工程实际情况，通过对以上几个方面研究，为加快该区域勘探开发提供理论和技术支撑。关键词：盐膏层；造斜段；井壁稳定；蠕变压力剖面井壁稳定是指钻进过程中环

2、空压力能够保持井壁不发生坍塌和破裂，是安全钻井的前提。传统的井壁稳定性评价只是针对井壁岩石瞬时弹性应变，没有考虑到复杂岩层的蠕变影响，对于盐膏层造斜段的井壁稳定分析仍不全面，故本文通过分析盐岩的力学特性和斜井段应力场分布，结合盐岩的扩容损伤机理，建立斜井段的盐膏层蠕变压力剖面，为复杂地区钻井工程设计提供了理论依据。1造斜段应力场模型深部地层主要受三向主地应力作用，上覆地应力矿，，水平最大主地应力矿。和水平最小地应力盯。。选取坐标系(1，2，3)分别与主地应力盯。，∥。，吒方向一致(图1)，利用坐标转换将原地应力转

3、换到井轴坐标系。一／一、P21Q、0主地应力坐标系(1，2，3)按图1．1所示旋转到坐标系0，Y，习并得到如下应力转换关系：医荔扣卜p”，，其中：RosmCOSnCOS皿sinQ—sin尘IL=l—sinncosn0(1—2)binⅢCOSnsinlIrsinQCOSllrJ在井斜角为皿，最大水平主地应力方位角与井斜角之间夹角为Q时，则此时三向应力分别为：矿。=JP∥一却(尸盯一P，)一叼P，肾巴”蚴+圭厄研}-以(1刮吁巴(¨蚴一互1厄瓦—窄I一吧2盐岩扩容损伤边界的确定通过盐岩的内在变形机制，可以发现盐岩的压

4、缩变形和损伤扩容之间存在边界值，为了明确盐岩的损伤边界，我们取西部某油田相关盐岩试样进行三轴压缩试验，同时测定盐岩的声发射信号，进而通过盐岩受载过程中的声发射信号确定损伤扩容边界。在不同的围压条件下，同时测定盐岩三轴压缩试验过程中的体积应变和声发射信号，得出最小体积应变点和声发射信号突变结果，并将盐岩的扩容损伤边界拟合为方程。-r一一南)<2-1)式中，f一=14MPa，f=O．1。图2盐岩的压缩极限边界线在八面体应力空间，随着平均应力的增加，扩容边界趋向一条水平线，即：r“=12．8MPa(2-2)在保持平均应

5、力不变条件下，随着剪应力的增加，盐岩的应力状态从扩容面过渡到破坏面是一个孔隙或裂隙逐渐增加，损伤度逐渐增大的过程。在扩容边界线和破坏边界线所围成的区域，随着应力的不断增加，盐岩不仅会产生由位错支配的纯蠕变，同时盐岩的微裂隙将不断增多，损伤程度不断加强；盐岩的渗透率不断增大，最后导致盐岩的破坏。3实例分析图2根据井眼井壁八面体应力等于扩容损伤边界，我们设(下转第200页)198I化，彳理2017年03月钻井液体系研究，解决了水平连通碱井膏泥层垮塌，芒硝层、碱层涌和漏；消除了水平段碱层的溶解、蠕变、结晶对钻井施工造成

6、的影响；消除了石膏、芒硝、碱对钻井液的污染。(4)针对碱岩易导致水泥浆性能变差和水泥石强度降低，易使井径扩大、形成“糖葫芦”井眼，造成顶替效率差的问题，开展了双密度抗碱水泥浆体系研究应用，结合分级注水泥工艺，保证了固井质量。3．3．2建立全面目标成本控制体系(1)单井预算分解，加强成本控制单井开钻前，钻井队召开单井目标成本管理例会，以单井预算成本为基础，以同区块的历史成本先进水平为标杆，把全井的成本施工阶段及费用项目进行分解分配，使各项成本费用归口管理，建立责任权利相结合的目标成本控制机制和层层负责的网络体系。(

7、2)完井成本分析，提升成本控制目标成本分析是成本控制和反映经济效果的主要指标之一，应以单井预算和定额资料为依据，与实际成本进行对比分析，对单项成本的节超情况对比分析，查找原因，挖掘降低成本的潜力。(3)建立区块成本管理数据库单井完井分析后，按照目标成本管理程序设置的单井成本管理资料进行归档，建立完整的区块成本数据库，实现分区块、井型的预算与成本对比分析，达到加强管理、提高经济效益的目的，并作为下年度定额调整的依据，形成“五单井”制度的闭环管理。4结语(1)钻井工程造价分析，不同于纯粹的投资项目，它实际上是一种成本

8、的控制，从成本中节约下的每一分钱，最终汇聚成钻井公司的利润，成为公司壮大的基础。(2)钻井工程造价分析的关键环节是以技术为支撑、成本控制为指导，正确认识新困难，及时调整实施方案、优化施工设计，认真贯彻成本控制理念，深化精细管理，积极挖潜增效。(3)钻井工程造价分析的研究应用，不但技术上解决了安棚碱矿的钻井难题，同时，成本控制方法的实施及应用推广，促进了公司钻井成本控制水平