本文選題：頁巖水平井　切入點(diǎn)：擴(kuò)展有限元　出處：《西安石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：采用水平井對頁巖儲層開發(fā)時(shí)井壁失穩(wěn)現(xiàn)象頻發(fā),嚴(yán)重影響了鉆井周期,增加了鉆井成本,而失穩(wěn)的根本原因是鉆井過程中井眼應(yīng)力的重新分布。因此,對于頁巖氣井壁的應(yīng)力場的研究是解決井壁失穩(wěn)的關(guān)鍵。本文以某頁巖氣區(qū)塊為研究對象進(jìn)行了以下內(nèi)容研究:(1)綜合分析工區(qū)的地質(zhì)資料、測井資料以及現(xiàn)場鉆井?dāng)?shù)據(jù),對工區(qū)儲層特征進(jìn)行描述。結(jié)果表明:工區(qū)儲層巖石硬度大、可鉆性低,地質(zhì)構(gòu)造相對復(fù)雜;目的層五峰-龍馬溪組地層裂縫發(fā)育,且多為張性裂縫;頁巖氣層滲透率、孔隙度低,是典型低孔低滲儲層。(2)開展室內(nèi)巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)和測井解釋,獲取工區(qū)儲層巖石參數(shù)和地應(yīng)力剖面并分析地應(yīng)力分布規(guī)律。結(jié)果表明:目的層巖石力學(xué)參數(shù)具有明顯的各向異性;工區(qū)地應(yīng)力差較大,區(qū)塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈,造成頁巖井壁失穩(wěn)的主導(dǎo)原因?yàn)閼?yīng)力垮塌。(3)基于擴(kuò)展有限元理論利用ABAQUS軟件對井壁圍巖的裂縫擴(kuò)展過程進(jìn)行模擬,分析影響裂縫擴(kuò)展的因素。結(jié)果表明:裂縫的起裂、擴(kuò)展、走向以及裂縫長度和寬度受水平地應(yīng)力差、鉆井液性能、孔隙壓力等因素影響較為明顯。(4)針對工區(qū)的井壁失穩(wěn)問題,在分析井壁圍巖應(yīng)力狀態(tài)的基礎(chǔ)上,建立相應(yīng)的直井段和水平井段應(yīng)力幾何分析模型,利用ABAQUS有限元軟件對工區(qū)鉆井情況進(jìn)行模擬,得出井壁應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律;分析了井斜角、方位角、裂縫產(chǎn)狀以及地應(yīng)力等因素與坍塌壓力的關(guān)系,制定針對工區(qū)穩(wěn)定鉆進(jìn)的有效措施。研究表明:工區(qū)水平井段沿最小地應(yīng)力方向鉆進(jìn),坍塌壓力最低;宜選取高粘度油基鉆井液和采用結(jié)構(gòu)簡單、尺寸盡量小的鉆具組合。
[Abstract]:When horizontal wells are used to develop shale reservoirs, the phenomenon of wellbore instability occurs frequently, which seriously affects the drilling cycle and increases drilling cost. The fundamental cause of instability is the redistribution of borehole stress during drilling. The research on stress field of shale gas wellbore is the key to solve the wellbore instability. In this paper, a shale gas block is studied as follows: 1) Comprehensive analysis of geological data, logging data and field drilling data. The results show that the rock hardness, low drillability, relatively complicated geological structure, the formation fractures in Wufeng Longmaxi formation, the permeability of shale gas reservoir, the formation fractures of Wufeng Longmaxi formation, the target layer, the permeability of shale gas reservoir, the formation fracture of the target layer, the formation fracture of the Longmaxi formation, the permeability of shale gas reservoir, Low porosity is a typical low porosity and low permeability reservoir. The rock parameters and stress profile of reservoir are obtained and the distribution of in-situ stress is analyzed. The results show that the rock mechanics parameters of the target layer have obvious anisotropy, the difference of ground stress is great, and the tectonic movement of the block is violent. The main cause of shale wall instability is stress collapse. 3) based on the extended finite element theory, the fracture propagation process of wall rock is simulated by ABAQUS software, and the factors influencing fracture propagation are analyzed. Strike and fracture length and width are affected by horizontal stress difference, drilling fluid performance, pore pressure and other factors. The stress geometric analysis model of vertical well and horizontal well is established, the drilling condition in working area is simulated by ABAQUS finite element software, the distribution law of wellbore stress and strain is obtained, the inclined angle, azimuth angle, azimuth angle of shaft wall are analyzed, According to the relationship between fracture occurrence and in-situ stress and collapse pressure, the effective measures for steady drilling in the working area are established. The results show that the horizontal well section in the working area is drilling along the direction of minimum in-situ stress, and the collapse pressure is the lowest; High viscosity oil-based drilling fluid and drilling tool combination with simple structure and as small size as possible should be selected.
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE243

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本文編號：1594246