深部地层压力和转速对刮刀钻头钻井强度影响.pdfVIP

l7)；敬 峭 ^ 专 维普资讯 3 I ■固匿圜蕾 国外钻井挠术 13 1 深 部 地 层 压 力和 转 速 对 刮 刀 钻 头 钻 井 强 度 的影 响 L，．J．Kdle 著 了了 王镇泉L／译 朱德一 校 tournay和 Atkhnson指出孔隙流体空化会在 引 言 刮刀钻头剪切非渗透岩石的过程中发生。在这 Warren和 Smith指出：在相同压差下，现 种情况下，局部封闭压力等于井眼压力，造成 场钻速的降低 比室 内钻进试验的大得多。他们 钻井强度显著增加。页岩 占油气勘探和生产所 还指出：在低渗透率岩石中靠近井底表层的应 钻地层的75 以上 ，因此，上述现象造成深井 力会引起体积弹性膨胀，显著增加静压差 他 钻速的极大下降。 们的结论是 ：井深对转速的影响在非渗透岩石 刮刀钻头齿前的一维膨胀硬化模式 由 中最严重。然而，对钻头齿前孔隙压力的研究 Kolle描述。这一动态封闭模式考虑岩石多孔 已表明：即使在低渗透率的页岩中，在离井底 弹性、强度和扩散的影 响，预测 中硬岩石 中有 表面 1mm 的范围内压力也能迅速平衡。由于 相似的影响。 切深一般小于 1ram，孔隙弹性松弛不可能影 在此描述验证动态封 闭模式预测准确性 响刮头钻头的切削作用。 的试验程序。单齿试验仪器用于研究在页岩、 ⅥnLhngen在室 内对低渗透率岩石在常 大理岩、自云岩、Coton砂岩和Berea砂岩的剪 压和适当静压条件下进行了钻进试验 。压力增 切载荷 。试验齿为 3mm 的TSD，试验压力达 加到 10MPa，他观察到尽管在低转速下没有 到 70MPa(约为 7000m井深)。所选的五种岩 影响，但在高转速下切削速度却要下降。他把 石覆盖了渗透率、强度和孔隙率值的较大范 卜一 t 这种现象归因于随着切削齿从井底移去岩屑， 围。岩石性能、压力传递速度对切削齿载荷的 动态岩屑压持压力会增加。然而这种机理没有 影响与动态封闭模式预测 比较。切深对切削力 考虑压力在塑性地层中对岩石剪切连续过程 的影响用于计算膨胀载荷指数，该指数是压力 叶 的影响。 的函数。这些数据可用 Glowka提供的分析 Brace和 Martin在三轴高压试验中观察 (方法)评估深部地层中转速和钻压对TSD齿 到岩石膨胀引起与钻速有关的硬化现象。膨胀 磨损的影响。 引起有效的封闭压力，这种封闭压力也会导致 动态封闭模式 从脆性到韧性破坏的转化。与速度有关的膨胀 硬化和韧性提高可在高压环境下无页岩夹层 当膨胀非弹性体积应变量大于压缩弹性 中的三轴压入强度试验中观察到。对于低渗透 应变时，动态封闭压力增加。轴向和径向应变 岩石，例如页岩，孔隙体积膨胀会引起孔隙流 曲线均通过五类岩石单轴压入强度试验获得， 体的空化，造成封 闭压力等于静水压力。De- 例如在 Colton页岩中，标称应力应变、总的体 维普资讯 14 国外钻井技术 第十三卷 1998年第 1期 积应变和体积应变的非弹性部分。在变形初 体积应变量。模式预测 ：弹性压缩控制高强度 期，岩石弹性应变和体积应变是压缩 (负值)， 岩石的反映，例如BonneTerre白云岩。 约在最大应力的一半处岩石开始承受巨大的