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硬脆性泥页岩斜井段井壁稳定力化耦合研究
  • ISSN号:1000-0747
  • 期刊名称:《石油勘探与开发》
  • 时间:0
  • 分类:TE243[石油与天然气工程—油气井工程]
  • 作者机构:[1]中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室, [2]中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司, [3]中国石化集团股份有限公司石油工程技术研究院
  • 相关基金:国家科技重大专项(2011ZX0503-004-001-001); 国家自然科学基金杰出青年基金项目“石油工程岩石力学”(51325402)
中文摘要:

建立了考虑结构特点和弱面水化的硬脆性泥页岩斜井段井壁稳定力化耦合模型,利用模型分析了坍塌压力分布的影响因素,并进行了现场实例分析。基于硬脆性泥页岩理化性能特点,根据钻井液活度-岩石膨胀率、岩石活度-吸水量等关系,给出了钻井液活度窗口,进而确定岩石临界膨胀率及合理吸水量,并给出了坍塌压力的计算方法。分析发现:弱面倾角固定时,随着弱面倾向的变化,坍塌压力呈四分之一对称分布,且不存在坍塌压力单调递增或单调递减的井斜方位,危险区域和安全区域交替出现;与弱面黏聚力相比,弱面内摩擦角的水化程度对坍塌压力分布的影响更大。现场实例分析结果表明:利用提出的力化耦合模型可以准确地预测坍塌压力分布,只要将钻井液活度控制在活度窗口内,就能保证井壁稳定并降低钻井液密度。

英文摘要:

A chemo-mechanical coupling model of borehole stability in hard brittle shale considering structure characteristics and targeted hydration was established, the influencing factors of the distribution of collapse pressure were analyzed based on the model, and a field case analysis was conducted. Based on the physicochemical properties of hard brittle shale, a drilling fluid activity window was proposed for calculating collapse pressure by establishing the relationships of drilling fluid activity vs. swelling ratio of rock and rock activity vs. moisture content to determine critical swelling ratio of rock and reasonable moisture content. The results show that, when fixing the dip angle of weak plane, the collapse pressure appears a quarter symmetric distribution with the change in tendency, there is no azimuth angle who has a monotonic increasing or decreasing collapse pressure, and dangerous sections and safe sections exist alternately; compared with cohesion of weak plane, collapse pressure is more sensitive to internal friction angle. Field case shows that, accurate prediction of collapse pressure distribution can be obtained by the chemo-mechanical coupling model, in which borehole stability can be ensured and the density of drilling fluid can be decreased as long as the drilling fluid activity is controlled in the window.

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期刊信息
  • 《石油勘探与开发》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国石油天然气集团公司
  • 主办单位:中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院 中国石油集团科学技术研究院
  • 主编:戴金星
  • 地址:北京市海淀区学院路20号中国石油勘探开发研究院文献中心数据楼605室
  • 邮编:1888400083
  • 邮箱:huweiwei@petrochina.com.cn
  • 电话:010-83595762
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0747
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2360/TE
  • 邮发代号:82-155
  • 获奖情况:
  • 13次获“百种中国杰出学术期刊”奖,2008—2015年...,2008年、2011年、2014年,连续3届入选“中国精品...,2009年、2011年、2013年、2015年、2017年,连续5...,2012年—2016年,连续5次入选“中国最具国际影响...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国地质文献预评数据库,美国科学引文索引(扩展库),美国石油文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35883