本文選題：泥頁巖　切入點：井壁穩(wěn)定　出處：《西南石油大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：井壁失穩(wěn)是在石油與天然氣鉆井過程中碰到的一個非常復雜的難題,由于井壁坍塌而造成井下事故,會給石油與天然氣的勘探開發(fā)帶來很大的經濟損失。鉆井過程中保持井壁的穩(wěn)定性對于石油與天然氣的開發(fā)具有非常重要的意義。在以往的井壁穩(wěn)定性研究中,大多是通過鉆井取心進行室內實驗的方法進行的,這種方法雖然精度較高,但由于連續(xù)性差,成本高等原因使得應用受到限制。工程測井能夠提供大量的井下地層連續(xù)性信息。本文借助少量室內試驗,應用測井數(shù)據(jù)對泥頁巖地層井壁穩(wěn)定性進行分析和評價。本文取得的成果和認識如下:(1)實驗開展了泥頁巖礦物組成、粘土礦物組分、陽離子交換容量以及比表面積測試,同時利用現(xiàn)場自然伽馬能譜測井資料對泥頁巖地層粘土礦物組分和含量以及泥頁巖理化性質進行了綜合評價。評價結果表明研究區(qū)黏土礦物含量高,地層泥頁巖水化膨脹性較強。(2)借助三軸巖石力學實驗儀和常規(guī)測井資料對泥頁巖井周應力場及巖石力學性質進行了分析。(3)根據(jù)水溶液在近井壁地層中的運移規(guī)律,結合泥頁巖滲流基本方程,分析了滲流場對于地層孔隙壓力及井壁穩(wěn)定的影響,地層孔隙壓力在滲流作用的影響下隨著時間的增加而增大,隨著距離的增加而減小。(4)借助室內Zeta電位測試實驗,評價了不同離子類型和離子濃度條件下膨脹性粘土礦物表面電位的變化情況,結合擴散雙電層理論,探索性提出了水化應力的評價模型。利用現(xiàn)場測井數(shù)據(jù)計算了水化應力,水化應力會對井周有效應力產生重要影響,進而影響井壁穩(wěn)定性。(5)在井壁穩(wěn)定性傳統(tǒng)力學評價的基礎上,分析了泥頁巖水化膨脹應力對地層壓力和力學強度的影響。將滲流場和水化作用耦合進泥頁巖井壁穩(wěn)定性評價當中,得到滲流效應及水化應力影響下的“安全密度窗口”。通過以上研究內容,對研究區(qū)井壁穩(wěn)定進行了綜合評價,所采用的評價方法對研究區(qū)適用性較好,能為現(xiàn)場鉆井液設計提供指導意義。
[Abstract]:Wellbore instability is a very complicated problem encountered in the course of oil and natural gas drilling, and the downhole accident is caused by the wellbore collapse. It will bring great economic loss to the exploration and development of oil and natural gas. It is very important for the exploitation of oil and natural gas to maintain the stability of wellbore during drilling. Most of them are carried out by drilling and coring for laboratory experiments. Although the accuracy of this method is high, but because of the poor continuity, The application is limited because of the high cost. Engineering logging can provide a large amount of underground formation continuity information. Using logging data to analyze and evaluate the wellbore stability of shale formation. The results and understandings obtained in this paper are as follows: 1) the shale mineral composition, clay mineral composition, cation exchange capacity and specific surface area are tested in this paper. At the same time, the composition and content of clay minerals in shale formation and the physical and chemical properties of shale are comprehensively evaluated by using field natural gamma spectrum logging data. The evaluation results show that the clay mineral content in the study area is high. The stress field around shale well and rock mechanical properties are analyzed by means of triaxial rock mechanics experiment instrument and conventional logging data.) according to the migration law of aqueous solution in the near wellbore formation, the stress field and rock mechanics property of shale well are analyzed by means of triaxial rock mechanics experiment instrument and conventional logging data. Combined with the basic equation of shale percolation, the influence of percolation field on formation pore pressure and wellbore stability is analyzed. Under the influence of percolation, the formation pore pressure increases with the increase of time. With the increase of distance, the change of surface potential of expansive clay minerals under different ion types and ion concentrations was evaluated by means of laboratory Zeta potential measurement experiments, and the diffusion double layer theory was combined. The evaluation model of hydration stress is put forward. The hydration stress is calculated by using field logging data. The hydration stress will have an important effect on the effective stress around the well. On the basis of traditional mechanical evaluation of wellbore stability, The influence of hydration expansion stress on formation pressure and mechanical strength is analyzed. The "safe density window" under the influence of seepage effect and hydration stress is obtained. Through the above research contents, the stability of shaft lining in the study area is comprehensively evaluated, and the evaluation method adopted is suitable for the study area. It can provide guidance for field drilling fluid design.
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE21

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本文編號：1581682