第七章 井眼稳定性评价.ppt

测井资料回放参数选择菜单 实际测井资料回放曲线 地应力及岩石力学特性剖面 计算结果打印选择菜单 岩石力学参数经验关系式 地应力及井壁稳定计算 Wellbore Stability Modelling Advanced Visualization and Decision Support Wellbore Stability Analysis GMI?WellCheck?: Wellbore Planning Output Plot Planning phase for 2/8-A3C - data gathering Planning phase - drilling strategy 储层安全钻井周期问题 ARCO 公司研究发现，在胶结差的储层段钻进有一个安全钻井周期问题，超过这个安全钻井周期，井下复杂情况多，井眼稳定面临的问题多。原因是成岩程度低、疏松的砂岩层段打开井眼后有一个井眼收缩过程，井壁周围的围岩由于蠕变而逐渐向井眼收缩变形，影响这一过程的因素包括地应力和地层强度参数以及泥浆密度。ARCO 公司对安全钻井周期有一个较为简单的经验公式，按照35％的井眼收缩程度估算安全钻井周期。 井喷井和救援井之间的井眼贯穿问题 钻这口救援井也花费了大量的时间。其中一个主要的问题是没有能力检测到该井喷井,这是因为该井井底没有金属套管。出于这个原因,在井喷井周围钻的救援井为S形,以获得足够的信息确定该井的准确位置。 为了回答上面的问题,我们需要牢记井喷井的井眼压力相对较低,所以相对应的井筒切向应力较高。而救援井则有高泥浆比重和低切向应力。由于上述原因,问题解决起来没有开始想象的那么困难。如果裂缝在救援井开始并向井喷井扩展,裂缝将会遇到切向应力产生的高应力。裂缝可能无法穿透,而转向另一个方向。 图11-31描述了这个现象。 连通时的井壁坍塌 下一个问题是如果井喷井和救援井已经连通起来,实际的裂缝贯穿过程是什么样子。 在救援井筛管下面钻进时,2个井眼的距离逐渐减小。图11-32表示井之间的应力集中系数。救援井具有最高的井眼压力,其相对应的切向应力较低。 许多工程师假设2个相邻井眼之间会发生破裂。笔者认为这是不正确的。 破裂应该在某一限定的区域发生,而且不会发生大范围的扩展,从而可能给井下救援作业带来困难。实际情况是,2个井眼之间的区域会发生坍塌,从而在它们之间留下一个很大的洞。就这个实际例子的情况而言,在2个井眼之间距离大约1m 的时候,钻头突然下降了1m,并且泥浆发生了很大体积的漏失。很短时间之后,井喷井被压井泥浆压死,并且停止自喷。笔者的观点是这种现场问题只会在2个井眼之间发生大规模坍塌。 由图11-32可以看到整个失效过程。当2口井之间距离较大时,它们的应力集中效应都较低。随着它们相互靠近(在图11-32中向左移动),相邻井眼应力效应影响增加,相应的应力集中效应增加。在一个确定的点,应力超过岩石强度,井喷井停止井喷。也就是说2口井之间距离越近,井眼之间的岩石失效越多。实际上,井眼坍塌始自井喷井,并以爆炸性的方式快速向救援井扩展。这与现场动态中观察到的现象相一致。 图11-33进一步说明了在井壁发生坍塌的瞬间,爆炸式坍塌的过程。 图11-35给出了这2口井的可钻性数据。当井喷井首次钻穿Mandal砂岩时,岩层可钻性的值增加了10倍,并立刻发生循环漏失。此可钻性的突然增加现象也见于上侏罗系储层。实际上盖层的可钻性很低,而高压储层一般孔隙度较高,使得它的可钻性较高。 救援井是钻井喷井一年之后开钻的。我们注意到这2口井下到大约4675m之前时,可钻性的值几乎是相同的。在此深度时两井眼间距为6.4m。在此深度之下,救援井的可钻性值有大幅增加。我们相信在这一年的时间里,超过18000bbl/d的地下潜流,会导致岩层的孔隙压力下降及岩石性质的变化(可能沉降)。 众所周知,当救援井靠近井喷井时,救援井会“回家”,即钻井方向直接指向井喷井。图11-35对此做出了解释。岩石性质变化(可钻性增加)的区域半径为6.4m。在这个区域以内,岩石可钻性值更高,钻头朝着摩阻最小的方向前进。 这表明作为钻头钻面唯一测量参数的可钻性,包含井眼控制分析有价值的信息。 钻井液漏失对井壁稳定性的影响 钻杆粘卡和循环漏失是造成钻井成本升高的两类主要问题。统计显示,解决此两类问题的成本可能会占到一口井总费用的10%~20%,因此代价很高。 本章我们将会关注循环漏失。循环漏失可能发生在钻井作业的任何时段,常见于压力损耗了的油藏,钻井重新进行之前必须进行处理。如果使用的是水基钻井液,可以通过向井壁泵入堵漏剂(LCM)缓解这个问题,有时还需要固井。油基钻井液用于处理更加棘手的情况。如果油基钻井液发生漏失,那么情况将很难控制。一般认为这与岩石和钻井液之间润湿性的差异有关。由于毛