泥页岩的X射线衍射定向指数与理化性能及井壁稳定的关系

首次提出了泥页岩Ｘ射线衍射定向指数的测定方法,探讨了定向指数与矿物成分,定向指数与泥页岩理化性能（密度、回收率、膨胀率、阳离子交换容量等）的关系。并在定向指数的基础上,提出了综合指数的概念,然后以定向指数和综合指数为主要依据,对坍塌地层泥页岩进行了分类。这对于钻井工程上研究井壁稳定的机理,预防井壁失稳,具有重要的理论意义和实用价值。     

东胜气田井壁稳定技术研究

随着世界石油工业的不断发展,勘探开发领域的持续拓宽,勘探开发方向逐渐转变为“攻深找盲”,高风险井、深井、超深井占比的增加,对钻井技术和钻井液技术提出了更高的要求。特别是自2014年起东胜气田的钻井环境有了显著变化,钻井液不落地技术的应用推广引起大量旧钻井液经过简单处理之后又参与循环,钻井液中大量亚微离子参与循环导致钻井液维护、处理困难。还有部分老区块加密布井,特别是在已经开采的老区块布井施工,由于前期钻井过程中钻井液渗透作用使地层岩石的力学强度降低和岩石的应力分布改变,使原有地质资料无法精确预测地层压力,井壁失稳问题更加凸显。因此钻井施工也需要向科学管理、精细管理靠拢,更需要通过模拟分析,精确钻井液性能范围来稳定井壁。本文对近两年东胜气田水平井施工中出现的井壁失稳现象进行了探讨,结合钻井液与工程两方面措施形成一套井壁稳定技术,来应对日益复杂的井内情况。     

石油工程水平最大地应力分析技术

系统总结了应用井壁破坏信息计算水平最大地应力的基本原理,在此基础上,编制了水平最大地应力分析流程。具体实例分析表明,该方法理论依据扎实可靠,分析流程清晰明确,操作过程简便易行。建议在我国石油工业推广应用。      

破裂井筒侧摩阻力分析

根据有效应力原理,对破裂井筒详细调查,建立由多个含、隔水层组成的厚表土底部固结沉降井壁侧摩阻力的概化模型。指出这类井壁不仅有负阻力,同时还有正阻力及零阻力井段,它们的分布决定了井壁挤压破裂及拉伸的部位。从有效应力的变化阐明了井壁破坏与降水季节的关系     

溜井全景扫描成像装置及其井壁检测试验

为研究矿石溜放对溜井井壁围岩的磨损破坏规律,保证溜井安全连续稳定生产,需要对溜井井壁进行检测。为实现溜井直径大、有浮石、粉尘多、湿度高和无光源等特殊条件下的井壁安全检测,研制了垂直溜井全景扫描成像装置。该装置采用4台高分辨率工业摄像机目标跟踪技术、4个高照度LED冷光灯照明技术、千兆网数据传输技术、旋转编码器井深定位技术等,实现对井壁全断面、无缝式扫描;通过组合式电缆与自锁绞盘提升系统实现装置提升;通过图像筛选与拼接处理,得到溜井井壁全景图。将该装置应用于矿山溜井进行井壁检测试验,采集到的井壁图像清晰直观,为溜井井壁磨损破坏规律研究、制定和实施溜井检修方案提供了直接依据。试验结果表明,该装置能适用于复杂条件垂直溜井的井壁检测。     

钢井壁失稳原因浅析及预防

钻井法施工的一些开采年限较短、井深和井径较小的竖井中,有时采用钢井壁作为永久支护,但是相对于钢筋混凝土井壁,钢井壁在使用过程中极易发生屈曲变形,甚至导致井简破坏,使用中应引起高度的重视。结合工程实例,对钢井壁失稳时的临界应力、影响因素进行了分析,并提出了相应的预防措施。     

斜孔掏土应力解除法治理煤矿生根井塔偏斜研究

为验证斜孔掏土应力解除法治理华东某双向偏斜生根井塔的适应性和有效性,综合理论分析、数值模拟和现场实测研究了斜孔掏土孔周塑性区发展、纠偏机制及掏土各因子对纠偏效果的影响规律。结果表明,开孔后孔周塑性区半径与孔径和孔周应力成正比,且随钻孔深度增加而增大。掏土纠偏的内在机制在于钻孔能有效解除孔周一定范围内的应力,使孔周土体不断向孔内坍塌,进而减小开孔侧井筒的外荷载,与对侧产生应力差值,促使井塔回纠。通过正交试验设计极差分析得出钻孔孔排宽度为影响掏土纠偏的最主要因子,其次为钻孔深度、孔径和孔距井筒中心线距离,且斜孔纠偏效果优于竖直孔。最后,基于模拟获得的最优纠偏参数组合设计了现场纠偏方案,并对井塔偏斜和井筒受力进行施工监测得出,斜孔掏土应力解除法有效逆止了生根井塔的偏斜发展,目前井塔偏斜和井壁受力均处于安全可控状态。     

海域天然气水合物浅软地层水平井钻井液技术

近年来,随着海域天然气水合物的勘探不断深入,为了进一步提高产量,加快实现海域天然气水合物商业化开采步伐,水平井开发成为了增产的重要手段。然而浅软地层水平井施工过程中,面对浅软未成岩地层,重点要解决好大斜度井段和水平井段的井眼清洁、井壁稳定、流变性能控制,润滑降摩、防漏等关键技术。本文从浅软地层水平井钻井液技术难点出发,通过室内研究和现场试验,形成了一套满足浅软地层水平井钻井施工的钻井液体系和钻井液施工工艺,并在陆地进行了多口浅软地层水平试验井施工,确保了钻完井顺利实施,为我国海域天然气水合物水平井试采提供了大量的现场试验数据。     

川东北水平井储层井壁稳定性及其对完井方式的影响

酸性气藏水平井完井方式优选与井壁稳定性密切相关,而井壁稳定性则受地应力、岩石力学参数和井眼轨迹等约束。以Drucker-Prager准则为屈服判据,利用等效塑性应变判别井壁稳定性,模拟了酸化前后、地应力衰竭前后和不同生产压差下原地应力对沿不同方向延伸的井眼井壁稳定的影响。结果表明:川东北海相储层段岩石力学强度较高,生产过程中井壁稳定性较好;随着生产压差逐渐升高,井壁岩石的等效塑性应变量逐渐增加,但变形量相对较小;酸化和地层压力衰减后,井壁出砂可能性显著增强。考虑到酸性气田的特点:当井眼轨迹延伸方向与水平主应力方向一致时,采用裸眼完井;当井眼轨迹延伸方向与水平主应力夹角小于、等于30°时,可以采用裸眼完井,但必须严格控制生产压差;夹角大于30°时,采用套管固井射孔完井。研究成果在普光气田6口水平井中得到很好的应用。     

多羟基糖苷防塌剂的合成及性能研究

以淀粉为主要原料,合成了新型多羟基糖苷防塌剂DTG-1。对合成样品的理化性能、页岩抑制作用、水溶液活度、生物毒性以及对泥页岩半透膜膜效率的影响规律进行了测定,考察了DTG-1在淡水、盐水和饱和盐水钻井液中对钻井液流变性能和滤失造壁性能的影响,并对DTG-1稳定井壁及改善钻井液流型的作用机理进行了分析。研究表明,用淀粉合成的多羟基糖苷,具有一定的抑制泥页岩水化膨胀、分散和提高泥页岩的膜效率的作用,能有效降低钻井液的水活度,属于无毒、环保型钻井液处理剂;DTG-1对高密度钻井液具有很好的流型改善作用,用DTG-1配制的钻井液具有组成简单、流变性易调整、高温稳定性好、抗污染性强等特点。