顺托果勒区块志留系水平井造斜段力化耦合井壁稳定研究-论文.pdf

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1、第14卷第12期2014年4月科学技术与工程Vo1．14No．12Apr．20141671—1815(2014)12—0154—04ScienceTechnologyandEngineering⑥2014Sci．Teeh．Engrg．石油技术顺托果勒区块志留系水平井造斜段力化耦合井壁稳定研究温航陈勉金衍文招军叶西安杨顺辉(油气资源与探测国家重点实验室，中M-iS油大学(北京)，北京102249；中国石化集团股份有限公司石油工程技术研究院，北京100101)摘要根据地质构造特点及实际生产需要，顺托果勒区块非常适合布置水平井，尤其在造斜段钻进时以斜井弱面理论为

2、基础的坍塌压力计算结果显示井壁稳定性良好，但现场复杂情况统计结果表明，水基、油基钻井液条件下，该区块水平井造斜段均出现大面积垮塌、阻卡掉块严重的情况，平均扩径率高达26．96％，严重影响钻井周期。为寻找解决途径，从该区块水平井造斜段I／S混层占优的地层岩性特点出发，从根本上抑制水化膨胀带来的附加作用，建立标准膨胀率一活度曲线，标定钻井液活度窗口，在钻井液活度窗口的限定下，使井壁稳定问题重新回到斜井弱面理论上来。结果表明在考虑了钻井液活度窗口的情况下，该区块新钻水平井造斜段扩径率降低85．69％，井壁稳定得到保障。关键词顺托果勒钻井液活度临界膨胀率大斜度井坍

3、塌压力井壁稳定中图法分类号TE21；文献标志码A顺托果勒区块位于塔中I号构造带东北部，地48％一61％，It含量占13％～32％，属膨胀分散型。质特点多样、地层复杂、储层孑L隙度低(岩心平均孔对于已钻井顺902H：由于斜井段上部剥落掉块严隙度6．14％)、渗透率低(岩心平均渗透率0．77×重，斜井段5515～5632m通井划眼期间遇阻严重，10Ixm)；受塔中隆起断裂系统的多排与逆冲-走共耗时27d；四开定向钻进下钻遇阻，划眼困难，扭滑活动有关的右行雁列式断裂构造带影响H，该区矩大，钻井液密度提至1．45g／cm。，反复划眼效果不域构造特点为NE向左行走滑

4、断裂带，伴生次级明显；后改用油基钻井液体系，钻井液密度提至NNW向雁列式张性正断层，地应力状态为：or1．80g／cm发生井漏事故后降低至1．70g／cm。顺or>>or。根据前期学者长期的力学研究成果J，902H井造斜段平均井径扩大率为28．73％。最优钻井方位应为使垂直井眼轴线主应力差最小的顺9—1H和顺9CH井造斜段时直接采用油基方向，该区块本应非常适合斜井段钻进，尤其是在钻井液，但井壁稳定性并未得到良好保证，二者造斜0。～60。井斜角范围内，但实际生产情况表明造斜段段平均井径扩大率分别为27．41％、24．73％，油基出现大面积垮塌、阻卡掉块等严重

5、井下事故。现从钻井液的优势似乎已经消失。力学、化学两方面分别对该区块志留系水平井造斜2斜井段坍塌压力分析段地层井壁稳定性进行分析，力求找出引发井下失稳的根本原因。考虑到相应层位的岩性特点及所取岩芯的层理面发育程度，开展从弱面角度进行的坍塌压力分1地质复杂情况析_3J。以垮塌最严重的顺902H井为例：在最大水水平井造斜段(位于志留系上部)泥岩和砂泥平地应力方向为NE50。，DIP为2。一3。即弱面法线岩互层发育，泥岩黏土矿物分析表明，I／S混层占方向几乎不受弱面地层走向影响，泥浆密度为1．35g／cm。的情况下，选取造斜段初始位置5313m，造斜2013年l

6、1月13日收到，12月9日修改国家“973”计划段中间位置5468m以及造斜段结束位置即水平段(2010CB226701)、国家科技重大专项(2011ZX05031-004)、初始位置5710m为例，分析坍塌压力在水平井造国家科技重大专项专题(2011ZX05031-004-0014)01)资助斜段的分布规律，地层相应参数如表1。第一作者简介：温航(1984一)，女，博士研究生。研究方向：油气坍塌压力计算结果如表2，理论上认为井斜角井岩石力学与工程。E—mail：wenhang6024@126．tom。60。以内时井壁安全，计算结果表明至少在井斜角45。以

7、内时井壁应保持稳定，但实际工程情况是井斜12期温航，等：顺托果勒区块志留系水平井造斜段力化耦合井壁稳定研究155表1顺9021-1井选取层位地层参数角45．4。时扩径率已达到29．4％，60。时高达46．2％，力学分析与实际情况并不相符。井深嘉5313m43．5。8MPaO．297．1％1．312．102．201．703化学因素分析5468m42。8．4MPa0．246％1．332．072．191．655710m428。8．3MPa0．251O％1．3O2．O12．091．57水平井造斜段大面积垮塌的直接原因是高I／S混层含量使地层易于水化膨胀，低达0．7

8、7×10txm表2坍塌压力结果分析的渗透率使地层膨胀时岩石骨架体积