一種氣體鉆井井壁穩(wěn)定的快速評價技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氣體鉆井井壁穩(wěn)定性的快速評價技術(shù)，該方法采用適度坍塌的方法分析氣體鉆井井壁穩(wěn)定性。該方法包括以下步驟：根據(jù)室內(nèi)巖石力學(xué)實驗確定地層強度；根據(jù)地層的地應(yīng)力狀態(tài)計算氣體鉆井的井周應(yīng)力；根據(jù)井眼周圍的應(yīng)力狀態(tài)和地層強度計算井眼的坍塌角度；結(jié)合坍塌角度極限判據(jù)，分析氣體鉆井的可行性。通過現(xiàn)場應(yīng)用驗證，當(dāng)坍塌角度小于30°時可保證氣體鉆井的鉆井安全。該方法是在巖石力學(xué)基礎(chǔ)理論與現(xiàn)場鉆井實際相結(jié)合的基礎(chǔ)上提出的新方法，該方法在普光氣田、牛東氣田等多個油氣田的氣體鉆井中得到了應(yīng)用，具有很好的應(yīng)用效果，且方法簡單，便于操作。
【專利說明】一種氣體鉆井井壁穩(wěn)定的快速評價技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井中的井壁穩(wěn)定【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及氣體鉆井井壁穩(wěn)定技術(shù)。【背景技術(shù)】
[0002]氣體鉆井技術(shù)最早源于20世紀50年代的美國猶他州，是以空氣或其他氣體作為循環(huán)介質(zhì)的一種欠平衡鉆井技術(shù)。氣體鉆井能夠大幅度提高鉆井速度、有效防止井漏和保護儲層，尤其是對低滲透油氣藏、致密砂巖油氣資源的開發(fā)增產(chǎn)效果顯著，能使致密油氣藏直井產(chǎn)量提高3倍，水平井產(chǎn)量提高10倍。20世紀90年代以來，氣體鉆井技術(shù)在國內(nèi)外得到了迅速的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2007年美國欠平衡和氣體鉆井?dāng)?shù)約占當(dāng)年總井?dāng)?shù)的28%，美國90%的煤層氣井采用氣體鉆井。我國在川渝、長慶、大慶、塔里木等油田或地區(qū)已進行氣體鉆井約200井次，提速、治理惡性井漏、發(fā)現(xiàn)與保護儲層效果顯著，但是，現(xiàn)有氣體鉆井施工時井壁失穩(wěn)嚴重，造成井下事故頻發(fā)，已經(jīng)成為嚴重制約其發(fā)展的瓶頸問題之一。
[0003]與常規(guī)鉆井相比，氣體鉆井井壁穩(wěn)定的特殊性有三點:首先氣體鉆井是以氣體作為循環(huán)介質(zhì)，對井底產(chǎn)生的壓力很小，一般可以忽略，而常規(guī)鉆井對井底產(chǎn)生的壓力很大，對于超過3km的深井，井底壓力一般都達到30MPa以上；其次，氣體鉆井中的循環(huán)氣體不能在井壁上形成阻止流體在井筒與地層間滲流的泥餅，但也不會與井壁巖石產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，而常規(guī)鉆井中鉆井液在井壁產(chǎn)生泥餅，能夠有效地保護地層，但同時鉆井液與地層會產(chǎn)生很多對井壁穩(wěn)定不利的化學(xué)反應(yīng)；第三，常規(guī)鉆井發(fā)生井壁失穩(wěn)后可以通過調(diào)節(jié)鉆井液密度和性能進行控制，氣體鉆井一旦井壁失穩(wěn)缺乏有效的井壁穩(wěn)定措施，極易導(dǎo)致氣體鉆井失敗，因此，氣體鉆井對井壁穩(wěn)定的要求更高。由于氣體鉆井的這些特殊性，傳統(tǒng)的井壁穩(wěn)定模型無法適用，發(fā)明一種簡單、實用的氣體鉆井井壁穩(wěn)定評價技術(shù)對氣體鉆井的推廣應(yīng)用至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種氣體鉆井井壁穩(wěn)定的快速評價技術(shù)，利用該方法可以簡單、便捷、快速的預(yù)測氣體鉆井的井壁穩(wěn)定性，預(yù)測效果好。
[0005]利用上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種氣體鉆井井壁穩(wěn)定的快速評價技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用方法包括步驟:
[0007](I)根據(jù)室內(nèi)巖石力學(xué)實驗確定地層強度；
[0008](2)根據(jù)地層的地應(yīng)力狀態(tài)計算氣體鉆井的井周應(yīng)力；
[0009](3)根據(jù)井眼周圍的應(yīng)力狀態(tài)和地層強度計算井眼的坍塌角度；
[0010](4)結(jié)合坍塌角度極限判據(jù)，分析氣體鉆井的可行性。
[0011]其中，氣體鉆井井壁應(yīng)力采用線彈性理論進行分析，其應(yīng)力分布為:
ar=0
[0012]σθ= σΗ +o-h ~2(ah -aH)cos26>l(I)
Tr6 ~ ^^[0013]其中，氣體鉆井井壁的破壞選取比較常用的莫爾-庫侖強度準則井壁破壞條件
為:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種氣體鉆井井壁穩(wěn)定的快速評價技術(shù)，其特征在于，該方法包括以下步驟: 根據(jù)室內(nèi)巖石力學(xué)實驗確定地層強度； 根據(jù)地層的地應(yīng)力狀態(tài)計算氣體鉆井的井周應(yīng)力； 根據(jù)井眼周圍的應(yīng)力狀態(tài)和地層強度計算井眼的坍塌角度； 結(jié)合坍塌角度極限判據(jù)，分析氣體鉆井的可行性。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體鉆井井壁穩(wěn)定的快速評價技術(shù)，其特征在于，該方法中采用了適度坍塌的方法分析氣體鉆井井壁穩(wěn)定性。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氣體鉆井井壁穩(wěn)定的快速評價技術(shù)，其特征在于，該方法中建立了氣體鉆井過程中井壁坍塌角度的計算公式:
4.如權(quán)利要求1所述的氣體鉆井井壁穩(wěn)定的快速評價技術(shù)，其特征在于，該方法中確定了保證氣體鉆井安全鉆進的臨界坍塌角度，從而確定了快速評價氣體鉆井可行性的條件
【文檔編號】E21B47/00GK103541720SQ201310412024
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】蔚寶華, 閆傳梁, 鄧金根 申請人:中國石油大學(xué)(北京)