井壁稳定性分析及应用

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1、第7卷第1期石油工程技术Vol.7,No.12009年3月PETROLEUM%ENGINEERING%&%TECHNOLOGYMar.2009崔杰赵金海孙正义高兴坤（胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营，257017）根据国家十一五科技攻关提出的要求，我们围绕解决川东北碳酸盐岩地层压力计算这个难题，形成了一套井壁稳定分析思路和方法：以全层位模拟地质环境的岩石力学实验为基础，利用实验室测量数据来校准岩石强度和地应力，得到岩石强度的合理校正参数；建立了基于纵横波速比和垂直有效应力的孔隙压力计算方法；依据岩石破碎比能的概念

2、和岩石可钻性级值的定义，结合室内实验条件数据，考虑钻头有效喷嘴水功率和压差对机械钻速的影响，建立了包含压差因子的钻速方程；结合井壁稳定分析的技术与工具，通过求取地层孔隙压力、地应力等钻井地质参数，形成了综合进行井筒稳定性分析的配套应用技术。井壁稳定分析碳酸盐岩地质力学三维压力体压差因子近年来，勘探目标向深部地层转移，勘探难度压力测试、试油的数据资料和待钻井地震层速度的越来越大，井壁坍塌、破裂以及井喷造成的井筒不数据充分结合起来完成压力剖面的计算，而且还要稳定问题对钻井的速度、井眼质量及油田开发综合综合利用可能得到的数据

3、资料完成地层压力的钻前效益的影响不断加大。国家十一五科技攻关项目超预测。其整体思路是把地层压力和地质力学有机结深井钻井技术中提出了解决超深井钻井地质参数定合起来，建立由区块规模到单井的逐级细化处理方量探测的问题，重点是围绕南方海相碳酸盐岩地法，实现单井井壁稳定分析。层，建立地层三压力剖面（孔隙压力、坍塌压力、破裂压力），通过对地层三压力剖面的研究，分析井壁易垮、易漏及孔隙压力高等异常井段，模拟地孔隙压力是钻井过程中的重要参数，也是评价下岩石、地层流体的受力状态，从而理解和分析地井壁稳定的重要因素之一，因此孔隙压力的计算

4、是下情况，在油井、气井的3个重要阶段（即钻井规井壁稳定分析的基础。使用高分辨率地震速度体资[2][3]划阶段、钻井过程实时监测阶段和钻后分析阶段）料和已钻邻井资料，辅以地质解释成果（储集层[1]确定地层压力。展布、层位解释、断层解释等），利用合理的地质[4]统计、数值算法，建立三维压力体（图1）。叠加得到的层速度从地质力学角度分析，利用三压力剖面可确定地震速度安全钻井的最小和最大钻井液密度。如果实际钻井液密度小于孔隙压力梯度，则不能平衡地层压力，导致井涌甚至井喷。若实际钻井液密度小于最小钻2.2井液密度，则井壁易垮塌、

5、崩落；若实际钻井液密度大于最大钻井液密度，则井壁易发生压裂性破邻井数据0.3坏，造成钻井液严重漏失。因此，最大、最小钻井反射断层扫描得到的层速度液密度可形成安全窗口，实际钻井液密度只有介于两者之间才能保证安全钻进，保持井壁稳定。三维孔隙压力预测体计算地层压力需要借助地质、地震、钻井和测井等数据资料，不仅要将已钻邻井的钻井、测井、图1三维压力体建模收稿日期：2008-10-25改回日期：2008-12-29作者简介：崔杰（1973—），男，1994年毕业于石油大学（华东）地质专业，高级工程师，现从事地质工程模型研究和图形

6、软件开发。联系电话：（0546）8773681，E-mail：slnett@slof.com，通讯地址：山东省东营市北一路827号钻井工艺研究院钻井信息中心。第7卷第1期崔杰等：井壁稳定性分析及应用·17·建立压力体有利于从全局了解压力分布情况，在与有效应力之间的关系上。其计算公式为大致确定异常高压区域。压力预测体横向切分剖面b·v/vP=aeps（1）e（图2）可展现目的层横向的压力变化情况，纵向切分剖面（图3）可展现纵向和横向的压力变化情况。式中：Pe为有效应力，MPa；a、b为模型系数，可根据实测孔隙压力数据进行

7、回归计算；vp为纵波速度，m/s；vs为横波速度，m/s。应用Terzagi的有效应力定理和公式（1）即可计算出孔隙压力。3.1.2压差因子法压差因子法是一种不用建立泥岩压实趋势线的图2压力预测体横向剖面随钻地层孔隙压力计算新方法，现场操作简单，适用范围广。该方法是依据岩石破碎比能的概念和岩石可钻性级值的定义，结合室内实验数据，考虑钻头有效喷嘴水功率和压差对机械钻速的影响而建立的。地层压力的增加使井筒内钻井液液柱压力与地层压力之间的压差减小，削弱了钻井液液柱的压持效应对机械钻速的影响，表现为机械钻速加快。因此，只要研究

8、机械钻速的变化并提取能够反映井底图3压力预测体纵向剖面压差变化的因子，就可以较为准确地确定地层孔隙随着区块内探井数量的增加，地质情况逐渐明压力的变化情况。方程的基本形式为了，建立的压力体越来越接近真实的情况，从而为aa5.608·（W-m）·r·1P2新井提供了更趋真实的压力值。预测体的建立为采R=kd（2）D·2exp（a3驻P