论文题目: 高陡复杂构造地应力提取方法与井漏机理研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 油气井工程
作者: 胥永杰
导师: 陈平,张恒晨
关键词: 高陡复杂构造,测井资料,地应力,地质力学,井漏机理
文献来源: 西南石油学院
发表年度: 2005
论文摘要: 四川所有探区均存在不同程度的井漏问题,特别是川东北地区,地质构造复杂,且80%以上构造属高陡构造。实际钻探中,由于构造陡、地层破碎、断层多、裂缝和孔洞发育、产层多、同一裸眼井段压力系数相差悬殊,多套压力系统共存,井漏十分频繁,井眼复杂在所难免,严重地制约了该地区的钻井速度。为了实现安全快速钻进,井漏是必须逾越的难关。 针对钻井过程中的井漏难题,基于岩石力学室内实验和现场试验数据,用固体力学和流体力学的理论及有限元分析方法,系统地研究高陡复杂地层井漏机理,这对推动四川盆地的油气勘探开发具有十分重要的意义。本文重点开展了以下7个方面的研究工作:①岩石力学实验和岩石力学参数的测井解释方法研究;②高陡复杂构造地层地应力的测井提取方法研究;③高陡复杂构造漏层位置确定及漏失通道性质的测井研究;④高陡复杂构造井漏的地质力学分析;⑤高陡复杂构造漏失通道性质及裂缝形态与井漏的相关性研究;⑥高陡复杂构造井漏规律研究;⑦高陡复杂构造封堵的力学机理研究。论文工作量大、内容丰富、难度大,通过研究取得了以下的创新成果: (1)结合高陡复杂构造的实际地质特征,建立了一套基于测井资料确定漏层位置和漏失通道性质、较为准确计算地应力和破裂压力的方法技术,为钻井液安全密度窗口的设计提供了科学依据。 (2)用非线性岩石力学的理论和方法分析高陡复杂破碎地层的地质力学问题。应用断裂力学和损伤力学的理论,从压剪和拉剪两种应力状态出发,建立复杂应力状态下高陡复杂破碎地层含节理岩体损伤演化模型,研究了高陡复杂破碎地层井漏的力学机制,给出了适合高陡复杂破碎地层的岩石力学分析方法。 (3)基于非牛顿流体在裂缝地层中的流动规律,将漏失过程分成三个流动范围,即裂缝内的流动、滤饼层的流动、地层滤失带内的流动,建立了高陡复杂构造井漏分析模型;研究了地层因素(孔隙度、渗透率)、漏失通道的空间特征、施工参数(钻井液密度、流变性、泥饼等)等对井漏的影响规律,并对影响井漏的主要因素进行了敏感性分析;运用非牛顿流体力学有限元法研究了流体漏失的流场性质(流动速度和压力降)和漏失特征。 (4)基于漏失压力剖面特征,应用流体力学原理与颗粒随机运移模型分析了裂缝性地层的封堵机理,结合裂缝的分布形态,研究钻井液和堵漏液在裂缝中的漏失压力传播规律及封堵强度特征,为裂缝性地层有效封堵提供理论依据。
论文目录:
1 引言
1.1 目的意义和国内外研究概况
1.1.1 四川气田地质特点
1.1.2 川东地区高陡构造带钻井的复杂性
1.1.3 高陡复杂构造并漏问题的严重性
1.1.4 国内外关于井漏机理和治理技术的研究概况
1.2 本文主要研究内容及创新点
1.2.1 主要研究内容
1.2.2 研究技术路线
1.2.3 创新点
2 高陡构造地层岩石力学参数和地应力的测井计算研究
2.1 地层岩性和物性参数的测井最优化解释方法研究
2.1.1 方法原理
2.1.2 实例分析
2.2 岩石力学参数的测井解释方法研究
2.2.1 岩石力学三轴实验
2.2.2 岩石力学参数的测井提取方法研究
2.3 地应力的测井精细解释方法研究
2.3.1 地应力及其确定方法
2.3.2 地应力的测井计算方法研究
2.3.3 川东地区井漏的地应力分析应用
3 基于测井信息评价漏层性质方法研究
3.1 产生井漏的基本条件和井漏分类
3.1.1 产生井漏的基本条件
3.1.2 井漏性质
3.1.3 井漏的影响因素
3.1.4 井漏的分类
3.2 利用测井资料评价漏层性质的方法研究
3.2.1 用测井资料分析漏失层的方法原理
3.2.2 应用实例分析
3.3 基于神经网络法的井漏测井评价
3.3.1 基本思路
3.3.2 方法原理
3.3.3 应用实例分析
4 高陡复杂构造井漏的地质力学机理研究
4.1 川东高陡复杂构的构造模式研究
4.2 高陡复杂构造地层岩体破坏机理研究
4.2.1 裂缝尖端应力、应变场
4.2.2 破碎地层裂缝起裂准则
4.2.3 裂缝扩展方向及扩展长度
4.2.4 破碎损伤演化模型
4.3 裂缝对岩石弹性性能的影响
5 高陡复杂构造漏失通道性质研究
5.1 川东高陡复杂构造井漏的基本性质
5.1.1 漏层在标准地质剖面上的纵向分布
5.1.2 漏失通道形态
5.1.3 漏失原因及特点
5.1.4 高陡构造漏层压力特征
5.1.5 高陡构造井漏的特点
5.2 高陡构造破碎性地层裂缝特征分析
5.2.1 井壁无钻井液侵入的细小裂纹张开度
5.2.2 井壁有钻井液侵入的大裂缝张开度
5.2.3 与井眼轴线平行的裂缝
5.2.4 无钻井液侵入的裂缝张开度
5.2.5 有钻井液侵入的裂缝张开度
5.2.6 井壁裂缝宽度的变化规律
5.2.7 剪应力对裂缝张开度的影响
5.3 漏失通道性质与井漏的相关性研究
5.3.1 裂缝宽度预测
5.3.2 渡口河石炭系储层的裂缝应力敏感性分析
5.3.3 裂缝的数值模拟
5.4 漏失通道性质研究在处理井漏时的应用
6 高陡复杂构造地层漏失规律研究
6.1 非牛顿流体在裂缝中的流动特征
6.2 高陡复杂地层漏失流动模型
6.2.1 非牛顿流体在裂缝中的流动
6.2.2 非牛顿流体在滤失带的流动规律
6.2.3 钻井液通过滤泥饼带的流动
6.2.4 求解方程的差分格式
6.2.5 钻井液漏失规律分析
6.3 钻井液漏失的有限元模拟
6.3.1 钻井液漏失的有限元分析模型
6.3.2 钻井液在裂缝中漏失的有限元模拟
7 高陡复杂构造地层堵漏的力学机理研究
7.1 高陡复杂构造漏失封堵的物质平衡规律
7.2 裂缝封堵的力学机理研究
7.2.1 封堵颗粒在裂缝中的流动特征及受力分析
7.2.2 裂缝中微粒沉降对流体漏失的影响
7.2.3 裂缝对固体颗粒的反作用机理
7.2.4 固相颗粒在裂缝中的架桥机理
7.2.5 裂缝界面的封堵机理
7.3 桥堵力学强度的有限元模拟分析
7.3.1 桥堵力学强度分析的有限元模型
7.3.2 桥架堵漏材料的影响因素分析
8 结论及建议
8.1 结论
8.2 建议
致谢
参考文献
发布时间: 2006-01-11
参考文献
- [1].钻井工程中井漏预防与堵漏技术研究与应用[D]. 吕开河.中国石油大学2007
- [2].提高地层承压能力的钻井液封堵理论与技术研究[D]. 王贵.西南石油大学2012
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