本文關(guān)鍵詞：不同巖石介質(zhì)下欠平衡鉆水平井井壁失穩(wěn)機(jī)理研究

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【摘要】：隨著鉆井技術(shù)水平的提高及其應(yīng)用范圍的拓展,欠平衡鉆水平井技術(shù)在國內(nèi)外石油鉆井市場(chǎng)上已得到迅速發(fā)展和應(yīng)用,然而在欠平衡鉆水平井過程中,井壁失穩(wěn)一直是該項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用過程中亟待解決的問題。由于在欠平衡鉆水平井過程中,井筒內(nèi)的有效液柱壓力低于地層孔隙壓力,因此不同巖石介質(zhì)中的地層流體會(huì)不斷地流入井筒,從而造成井周的地層孔隙壓力和巖石受力狀態(tài)的變化,而在以往的欠平衡鉆水平井井壁失穩(wěn)分析過程中,地層流體的作用往往被忽略,從而對(duì)分析結(jié)果造成一定的誤差。因此有必要對(duì)欠平衡鉆水平井過程中的井壁失穩(wěn)問題進(jìn)行相關(guān)的基礎(chǔ)理論研究,從而為優(yōu)質(zhì)、安全、高效、快速鉆井提供理論支撐。本文在國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的支持下,以理論研究、數(shù)值分析和實(shí)例計(jì)算為研究手段,主要開展的研究工作有：(1)以原地應(yīng)力狀態(tài)下以及液柱壓力和地層孔隙壓力共同作用下的井周應(yīng)力分析為基礎(chǔ),結(jié)合孔隙性介質(zhì)和裂縫性介質(zhì)下的地層孔隙壓力變化情況,建立了考慮滲流和不考慮滲流作用下的欠平衡鉆水平井井周應(yīng)力解析模型,并在有效應(yīng)力條件下對(duì)井周應(yīng)力的變化規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)分析。(2)結(jié)合欠平衡鉆水平井的井周應(yīng)力解析模型,對(duì)于孔隙性介質(zhì)而言,分析了其井壁處的主應(yīng)力,并運(yùn)用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則建立了考慮滲流和不考慮滲流作用時(shí)的井壁坍塌壓力計(jì)算模型和井周坍塌破壞系數(shù)分析模型；對(duì)于裂縫性介質(zhì),在主應(yīng)力分析的基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了最大主應(yīng)力方向與裂縫面法線方向之間的關(guān)系,并結(jié)合弱面強(qiáng)度理論建立了相應(yīng)的井壁坍塌壓力計(jì)算模型和井周坍塌破壞系數(shù)分析模型；在此基礎(chǔ)上,對(duì)井壁失穩(wěn)分析過程中所需參數(shù)的確定方法進(jìn)行了廣泛的調(diào)研分析。(3)以建立的井壁失穩(wěn)分析模型為基礎(chǔ),列出了欠平衡鉆水平井井壁失穩(wěn)影響因素分析的具體流程,由此分析了井眼軌跡(井斜角和井斜方位角)、地應(yīng)力(地應(yīng)力機(jī)制和水平地應(yīng)力非均質(zhì)系數(shù))、巖石力學(xué)參數(shù)、裂縫面產(chǎn)狀(傾角和傾向)和力學(xué)參數(shù)、井徑等因素對(duì)兩種巖石介質(zhì)下井壁穩(wěn)定的影響。(4)結(jié)合國外Estreito區(qū)塊、Pedernales區(qū)塊和Gulfask區(qū)塊實(shí)際井的基本數(shù)據(jù)和工況,對(duì)兩種巖石介質(zhì)下考慮滲流和不考慮滲流作用時(shí)的井壁失穩(wěn)分析模型進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證分析,由此對(duì)不同巖石介質(zhì)下的欠平衡鉆水平井井壁失穩(wěn)情況進(jìn)行說明分析。整體研究結(jié)果表明,模型的分析結(jié)果能夠在一定程度上反映現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況；且欠平衡鉆水平井過程中的地層流體滲流作用會(huì)加劇井壁失穩(wěn)的情況,因此在欠平衡鉆水平井井壁失穩(wěn)分析過程中需要考慮地層流體滲流的影響；同時(shí)裂縫面的存在也會(huì)對(duì)井眼軌跡設(shè)計(jì)和井壁失穩(wěn)產(chǎn)生較大的影響。本論文的研究成果豐富了井壁穩(wěn)定和欠平衡鉆井相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究?jī)?nèi)容,對(duì)促進(jìn)欠平衡鉆水平井的應(yīng)用具有一定的實(shí)際意義,對(duì)后續(xù)相關(guān)研究課題的開展具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE28

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本文編號(hào)：1195564