第6章1：井壁失稳机理及控制方法.pptVIP

K（=?H/?h）对地层破裂压力及坍塌压力的影响 井眼方向对井壁稳定性的影响 最大水平地应力与最小水平地应力的比值（地应力非均匀系数K），对坍塌压力和破裂压力有显著的影响：该比值越大，则坍塌压力与破裂压力的差值（泥浆密度窗口）就越小，钻井作业就越困难，甚至出现既漏又塌的灾难性事故。 因此，上覆压力为中间主应力时，若直井安全，则斜井和水平井也一定安全，上覆压力为最大主应力时，只要垂井是不安全的，则斜井和水平井也一定不安全 地应力状态及钻进方向对井壁稳定性的影响 钻进方向 ?V ?H ?h ?H?V?h 最不稳定 ?V?H?h 最不稳定 ?H?h?V 最不稳定 地应力状态 中国不同地区地应力分布规律 陆上多数油田和渤海湾地区： ?H ?V ?h 大庆长垣构造（不包括外围探区）： ?H ?h ?V 南海油田、苏北油田、新疆玛湖浅层及辽河油田双南地区等： ?V ?H ?h 因此，各地区的地应力数值应具体测定。 定向井坐标变换 图1.1井斜角和井斜方位角对破裂压力和坍塌压力的影响( 垂向地应力处于中间、井壁不渗透、摩尔-库伦准则 )曲线1,2,3表示井斜角为30,60,90度时的坍塌压力 曲线1,2,3表示方位角为30,60,90度时的坍塌压力曲线4,5,6表示井斜角为30,60,90度时的破裂压力 曲线4,5,6表示方位角为30,60,90度时的破裂压力 图1.5井斜角和井斜方位角对破裂压力和坍塌压力的影响( 垂向地应力为最大时、井壁不渗透、摩尔-库伦准则）曲线1,2,3表示井斜角为30,60,90度时的坍塌压力 曲线1,2,3表示方位角为30,60,90度时的坍塌压力曲线4,5,6表示井斜角为30,60,90度时的破裂压力 曲线4,5,6表示方位角为30,60,90度时的破裂压力 岩石物性对井壁稳定性的影响 粘聚力和内摩擦角增大，井壁稳定性提高，钻井就安全（图1.2）； 硬脆性泥页岩相对于易变形的泥页岩来说，井壁稳定性稍好些，易漏不易塌，泥浆密度调整范围较小（图1.3）； 泥浆造壁性能不好，井壁稳定性降低，钻井就不安全（图1.4）； 钻遇孔隙压力异常高压地层时，易漏易塌，井壁稳定性降低。 图1.2 粘接强度(Ｃ)和内摩擦角(?)对坍塌压力值的影响（注：左图中1－坍塌压力，2－破裂压力;右图中的井眼压力为坍塌压力） 图1.3 泊松比对坍塌压力、破裂压力的影响(注：图中1－坍塌压力；2－破裂压力) 图1.4 渗透性对坍塌压力、破裂压力的影响（垂向地应力为中间主应力）（左图：方位角为60度，右图：井斜角为30度） 四、解决井壁失稳的基本方法 化学方法： 钻井液体系性能与所钻地层理化特性相匹配 化学强化固井壁 力学方法： 确定合理泥浆密度 优化井眼方向设计 优化井身结构设计，封固不稳定井段 改善工艺操作，减少动力载荷作用 提高机械钻速，减少裸眼时间 五、应用举例 双南地区地层孔隙压力分布规律 双南地区地层破裂压力分布规律 双南地区地层坍塌压力分布规律 结 论 5.1、双南地区地层孔隙压力分布规律 资料收集与处理：收集了双南地区双201等15口井的声波测井资料（见表4），建立了数据库，并编制了相应的计算机处理软件系统。 声波时差正常趋势线的确定：利用正常压实地层泥页岩声波时差点进行回归求得，如表5所示。 地层密度正常趋势线的确定：如表6所示。 地层孔隙压力梯度的确定:选用常用的经验系数法和Eaton法。经试算分析得到了适用于双南地区的Eaton法指数n=0.3，取地层水密度?w=1.00g/cm3。 双南地区高压地层统计结果如表7所示。 表4：双南地区声波时差资料统计结果 表5：双南地区声波时差正常趋势线方程系数 表6：双南地区地层密度正常趋势线方程 表7：双南地区高压地层统计结果 双南地区地层孔隙压力分布规律 第四系平原组（Qp）：地层孔隙压力变化不大，地层孔隙压力梯度当量密度一般在1.00～1.01 g/cm3 之间变化，平原组属静水压力系统，无压力异常。 上第三系明化镇组（Nm）：地层孔隙压力变化不明显，地层孔隙压力梯度当量密度值在1.00～1.01 g/cm3 之间，属静水压力系统，无压力异常。 上第三系馆陶组（Ng）：地层孔隙压力梯度当量密度变化不大，一般在1.00～1.05 g/cm3 之间，压力异常较小。 下第三系东营组（Ed）：地层孔隙压力变化较明显，地层孔隙压力梯度当量密度值一般在1.00～1.18 g/cm3 之间，属压力异常过渡带。 下第三系沙河街一二