井眼應(yīng)力分布模擬及井壁穩(wěn)定性研究——以川西須家河組氣藏為例.pdf

1、須家河組氣藏地處四川盆地西部川西深坳陷,油氣富集,且近期滾動勘探開發(fā)取得了重大進展,展現(xiàn)出良好的增儲上產(chǎn)前景,是西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院未來幾年開發(fā)上主攻陣地。但是該地區(qū)地質(zhì)條件復雜,地層溫度高,屬于深層異常高溫、高壓、低孔致密一超致密儲層。地層巖性差異明顯,砂泥巖頻繁互層,天然裂縫發(fā)育,前期實鉆資料顯示該區(qū)鉆井過程中復雜事故頻發(fā),常出現(xiàn)漏、塌、涌、卡等異常情況,影響鉆進效率。同時針對儲層非均質(zhì)性強的特點,為提高裂縫鉆遇率,該地區(qū)已

2、經(jīng)并正在進行水平井的試驗開發(fā),由于處于初期,井下復雜情況基本處于未知數(shù),了解井壁失穩(wěn)的影響因素,從而更好地掌握井壁穩(wěn)定性技術(shù),防止或預(yù)測井下復雜事故,是整個須家河組氣藏勘探開發(fā)中非常重要的環(huán)節(jié)。鑒于此,本文以川西須家河組氣藏為例,以數(shù)學、地球物理科學、地質(zhì)學、力學、建筑學等多學科知識為理論指導,以數(shù)值模擬技術(shù)、計算機技術(shù)為手段,綜合利用地震勘探、油氣地質(zhì)、油氣鉆井、地球物理測井等資料,深入分析工區(qū)巖石力學參數(shù)特征的基礎(chǔ)上,較系統(tǒng)深入地開

3、展研究區(qū)域地應(yīng)力場模擬、直井和水平井在完整井壁及非完整井壁情況下井壁應(yīng)力分布特征模擬及井壁穩(wěn)定性分析研究,取得的研究成果及認識如下:
　　 (1)總結(jié)巖石力學參數(shù)特征研究基本方法的基礎(chǔ)上,綜合分析研究工區(qū)巖心室內(nèi)實驗資料及地球物理測井資料總結(jié)巖石力學靜、動態(tài)特征,依據(jù)二者已有參數(shù)特征規(guī)律建立研究區(qū)巖石力學參數(shù)動、靜態(tài)轉(zhuǎn)換模型,并由此推算獲得研究區(qū)未測巖石力學參數(shù)特征作為區(qū)域應(yīng)力場模擬和井壁穩(wěn)定性分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　 (2

4、)綜合利用地應(yīng)力直接測量和間接測量資料,考慮區(qū)域震源機制、斷層構(gòu)造活動特征的基礎(chǔ)上,建立研究區(qū)目的層分巖性地質(zhì)力學模型,用有限元數(shù)值模擬技術(shù)反演分析研究區(qū)域地應(yīng)力場大小和方向的分布特征,并和其他方法獲得的地應(yīng)力特征作比較,獲得研究區(qū)域目的層段地應(yīng)力總體分布特征并以此為后面井壁應(yīng)力分布提供原地應(yīng)力狀態(tài)。
　　 (3)依據(jù)已有的井壁應(yīng)力分布計算解析算法為依據(jù),探討有限元分析井壁應(yīng)力的可靠性,探索有限元模擬井壁應(yīng)力的建模技術(shù),建立不同

5、井眼軸線軌跡、不同裂縫井壁特征模型。
　　 (4)以目的層遠地應(yīng)力為基礎(chǔ),建立直井(完整和非完整)井壁應(yīng)力分布模型,計算不同情況下井壁應(yīng)力值的大小,尋找井壁應(yīng)力分布規(guī)律,與已有計算方法作對比,從力學上討論分析直井(完整和非完整)井壁穩(wěn)定性。
　　 (5)以數(shù)學、彈性力學理論為基礎(chǔ),建立大斜度井(包括水平井)三維井壁應(yīng)力分布數(shù)學及力學模型,建立水平井(完整和非完整)井壁應(yīng)力分布模型,計算不同情況下井壁應(yīng)力值的大小,尋找井壁