页岩气藏井壁稳定性研究

论文摘要

页岩气是新型能源,高效开发具有重要战略意义。在四川盆地已进行的多口页岩气水平井的开发中,每口井均出现了井壁失稳问题,严重制约了开发进程。目前该领域的研究尚处于探索阶段,还没有真正找到科学的依据。本文从储层岩性、岩石力学参数、地应力剖面及方向、地层三压力剖面、岩石脆性、节理层理、水化作用等地质、工程因素等方面着手研究,开展实验、理论分析、现场验证等研究工作,找出关键的影响因素及其对井壁稳定的影响规律,对国内页岩气的规模化高效开发提供技术支持。本文主要研究工作有：（1）针对研究区块（本文选择长宁-威远区块）的实际钻井情况,分析了研究工区的地质概况、页岩岩性特征、实钻井技术难点分析等,找出了研究工区的页岩气钻井影响井壁稳定的关键问题及主要影响因素。（2）在三轴岩石力学实验的基础上,建立适合工区的岩石力学参数的测井解释模型,实现对工区全井段的计算处理,获得岩石力学强度参数的剖面,为井壁稳定评价提供基础数据。通过综合分析现场试验数据和现场观测结果,确定井眼垮塌形成原因或形成机理。（3）分析垂向主应力和水平主应力大小、主应力的方向、岩石力学参数以及与应力相关的其它参数。根据已钻完井资料来确定该地区总体区域地应力大小和方向,弄清页岩气钻井中岩石力学对井眼稳定性的影响。（4）通过测井解释的手段,借助岩石力学参数校正,建立三压力剖面；结合实钻工程、地质资料,分析三压力剖面特征；在此基础上分析页岩失稳机理。（5）研究了安全泥浆密度窗口,并根据实际情况提出了井壁失稳的对策。（6）本文的实验研究、理论研究经过现场跟踪分析,得到验证和完善,具有良好的适应性和应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究的目的和意义
• 1.2 国内外泥页岩井壁稳定性研究概况
• 1.3 问题的提出
• 1.3.1 威远气田情况
• 1.3.2 长宁气田情况
• 1.3.3 示范区概况
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 主要研究路线
• 第2章 研究区块地质特征及实钻井难点分析
• 2.1 地质概况
• 2.1.1 构造特征
• 2.1.2 地层特征
• 2.2 页岩岩性特征
• 2.2.1 国内外页岩岩性对比
• 2.2.2 龙马溪组页岩特征分析
• 2.2.3 筇竹寺组岩性特征分析
• 2.3 实钻井技术难点分析
• 2.3.1 威201-H1井技术难点
• 2.3.2 威201-H3井技术难点
• 2.3.3 宁201-H1井技术难点
• 2.3.4 工区钻井难点小结
• 第3章 研究工区岩石力学特征研究
• 3.1 威远构造岩石力学特征研究
• 3.1.1 威201井岩石力学特征
• 3.1.2 威001-4井岩石力学特征
• 3.2 长宁构造岩石力学特征研究
• 第4章 研究工区地应力、三压力剖面分析
• 4.1 原地应力状态分析及其确定方法
• 4.1.1 垂向地应力
• 4.1.2 水平地应力
• 4.2 研究工区区域应力分析
• 4.3 威远构造地应力特征分析
• 4.3.1 龙马溪组地应力分析
• 4.3.2 筇竹寺组地应力分析
• 4.4 长宁构造-龙马溪组地应力特征分析
• 4.5 研究工区三压力剖面分析
• 4.5.1 威远地区压力系统分析
• 4.5.2 长宁地区压力系统分析
• 第5章 页岩气井壁稳定机理研究
• 5.1 井壁失稳形式
• 5.1.1 井壁力学失稳形式
• 5.1.2 井壁失稳机理
• 5.2 地层井壁应力分析及破坏准则
• 5.2.1 地层井壁应力分析
• 5.2.2 井壁有效应力分析
• 5.2.3 岩石强度破坏准则
• 5.3 页岩气井壁稳定影响因素分析
• 5.3.1 原地应力的影响
• 5.3.2 地层强度的影响
• 5.3.3 页岩本身性质的影响
• 5.3.4 钻井液的影响
• 5.3.5 井眼轨迹因素的影响分析
• 第6章 安全泥浆窗口及对策分析
• 6.1 井壁稳定条件下的安全泥浆窗口的重要性
• 6.1.1 威201-H1
• 6.1.2 宁201-H1
• 6.1.3 宁203井
• 6.2 确定安全钻井液密度的方法和步骤
• 6.2.1 威201井
• 6.2.2 宁201井
• 6.3 安全泥浆窗口对策分析
• 第7章 结论和建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 主要参考文献
• 攻读硕士学位期间发表旳论文及科研成果