定向井井壁崩落与钻进方向优化分析.pdfVIP

第37卷 第3期 钻 采 工 艺 Vo1．37 No．3 DRILLING＆PRODUCTIONTECHNOLOGY ·3l · 定 向井井壁崩落与钻进方 向优化分析 尹 虎 ，唐志强 ，黄晓川 (1西南石油大学石油与天然气工程学院2川庆钻探公司钻采工程技术研究院) 尹 虎等．定向井井壁崩落与钻进方向优化分析．钻采工艺，2014，37(3)：31—33 摘 要：在较低的钻井液密度下，井壁可能出现崩落掉块，然而一定程度的井壁崩落并不一定会造成井壁失 稳坍塌。因此，允许不同井斜角的井眼具有不同的崩落程度，才能确保定向井钻进方向优化结果更合理。XX2—3 井所在区块正处于构造活动较强的走滑应力状态，在要求井壁完整条件下，该井不存在安全钻井液密度窗口，然而 该井钻井的过程中并未发生井壁失稳问题。文章根据孔弹性理论确定斜井井壁应力分布，允许直井井壁崩落宽度 为90。，水平井崩落宽度为30。，采用摩尔库伦准则对XX2—3井井壁稳定问题进行 了分析，对该井顺利钻进给 出合 理解释。分析结果表明，在走滑应力状态下，对于垂直钻进的井，通过增大井斜角来改善井壁稳定性没有必要。 关键词：定向井；井壁稳定；崩落宽度；走滑应力状态；钻进方向优化 DOI110，3969／J．ISSN．1006—768X．2014．03．09 井壁不稳定 问题是安全钻井和油气井生产的重 据线性孔隙弹性理论，斜井井壁有效主应力如下： 大挑战之一_1J。井眼轨迹和井壁稳定性相互制 约、相互影响，二者又都同时受到现今地应力状态 ‰ =丢[+Ooo+ ] 的影响 J，因此，优化钻进方 向有助于改善井壁稳 i = [ + + _ 42] 定。然而无论是直井还是定向井，要求钻进过程中 = 井壁绝对完整很不现实，也没有必要。井壁在一定 式中： 程度崩落掉块不会造成井壁失稳坍塌，井壁应力集 中得到释放后，井眼可能趋于稳定 J。由于定向 =or33—2v(Il一 22)cos20—4vo12sin20； 井和水平井需要支撑上覆岩层压力，井眼稳定性较 ∞=orll+ 22—2(1l一 22)cos20-4012sin20一却 ； ＆=2(23COS0一or13sin0)； 直井差，水平井 比直井 的井壁失稳 问题更加突 出 。因此允许不同井斜角具有不同的崩落程度， r， =ap； 可以使以改善井壁稳定而进行的钻进方向优化结果 22，33， orl3，or23一远场地应力在井壁 更合理。 的六个分量 ¨ ； 一 岩石泊松比； 一 、 定向井井壁崩落位置 一 井周角 ，。； 分析井壁稳定问题的关键在于确定井壁初始崩 却 =p 一叩 ，p一井底液柱压力 ，g／cm ； 落位置，然后才能确定井壁不同崩落程度时的钻井 p。一地层孔隙压力，g／em ； 液密度。直井井壁崩落通常发生在最小水平主应力 一 有效应力系数。 方 向，与应力大小和岩石强度无关；而定向井井壁崩 2．定向井井壁初始崩落位置 落的方位取决于三个主地应力的大小和方向，以及 不难理解 ，如果定向井