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力化耦合作用下的层理性页岩气水平井井壁失稳研究

邓媛 何世明 邓祥华 彭远春 何世云 汤明

邓媛, 何世明, 邓祥华, 彭远春, 何世云, 汤明. 力化耦合作用下的层理性页岩气水平井井壁失稳研究[J]. 石油钻探技术, 2020, 48(1): 26-33. doi: 10.11911/syztjs.2020010
引用本文: 邓媛, 何世明, 邓祥华, 彭远春, 何世云, 汤明. 力化耦合作用下的层理性页岩气水平井井壁失稳研究[J]. 石油钻探技术, 2020, 48(1): 26-33. doi: 10.11911/syztjs.2020010
DENG Yuan, HE Shiming, DENG Xianghua, PENG Yuanchun, HE Shiyun, TANG Ming. Study on Wellbore Instability of Bedded Shale Gas Horizontal Wells under Chemo-Mechanical Coupling[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(1): 26-33. doi: 10.11911/syztjs.2020010
Citation: DENG Yuan, HE Shiming, DENG Xianghua, PENG Yuanchun, HE Shiyun, TANG Ming. Study on Wellbore Instability of Bedded Shale Gas Horizontal Wells under Chemo-Mechanical Coupling[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(1): 26-33. doi: 10.11911/syztjs.2020010

力化耦合作用下的层理性页岩气水平井井壁失稳研究

doi: 10.11911/syztjs.2020010
基金项目: 国家自然科学基金青年基金项目“基于水化进程的泥岩地层井壁坍塌机理研究”(编号:51904260)、四川省科技项目“高温高压裂缝性地层重力置换溢流机理与工业化应用研究”(编号:2018JY0460)以及西南石油大学科研起航计划“泥页岩水化进程与坍塌周期研究”(编号:2017QHZ001)联合资助
详细信息
    作者简介:

    邓媛(1995—),女,四川广汉人,2017年毕业于西南石油大学石油工程专业,在读硕士研究生,主要从事石油工程岩石力学和钻井工程管理方面的工作。E-mail:dengy_aj@cnpc.com.cn

    通讯作者:

    何世明,hesming@sina.com

  • 中图分类号: TE21

Study on Wellbore Instability of Bedded Shale Gas Horizontal Wells under Chemo-Mechanical Coupling

  • 摘要:

    针对现有页岩气水平井井壁稳定力化耦合分析大都仅考虑水化作用对岩石强度的影响,鲜有考虑水化应力应变影响的情况,以弹性力学和岩石力学等理论为基础,同时考虑水化作用对岩石力学参数的弱化效应和附加水化应力,建立了力化耦合作用下层理性页岩气水平井井壁坍塌压力预测模型,研究了层理性页岩气水平井井壁失稳机理,分析了影响井壁稳定的因素及影响规律。研究结果表明:存在层理面时,会使坍塌压力大幅升高;沿层理面方位钻进,井壁稳定性最好;当水化时间一定时,坍塌压力随距井壁径向距离增加而降低,水化时间越长,近井壁处易坍塌区域越大;考虑水化应力影响后坍塌压力会大幅升高,在设计钻井液密度时,不能忽略水化应力的影响。研究成果丰富了页岩气水平井井壁失稳理论,对层理性页岩气水平井钻井设计具有指导作用。

     

  • 图 1  单一弱面剪切失效分析示意

    Figure 1.  Analysis of shear failure on single weak plane

    图 2  坍塌压力求解流程

    Figure 2.  Solution flow of collapse pressure

    图 3  考虑与不考虑水化应变时的坍塌压力当量密度(iw=45°,αw=45°)

    Figure 3.  Equivalent density of collapse pressure with and without considering hydration strain (iw=45°,αw=45°)

    图 4  不同条件下的坍塌压力当量密度

    Figure 4.  Equivalent density of collapse pressure under different conditions

    图 5  不同地应力机制下坍塌压力当量密度随井斜角和方位角的变化规律

    Figure 5.  Variation of equivalent density of collapse pressure with deviation angle and azimuth under different crustal stress mechanisms

    图 6  不同井斜角和方位角下层理面产状对坍塌压力当量密度的影响

    Figure 6.  Effect of bedding occurrence on equivalent density of collapse pressure under different deviation angle and azimuth

    图 7  不同含水量下坍塌压力当量密度随井斜角和方位角的变化规律

    Figure 7.  Variation of equivalent density of collapse pressure with deviation angel and azimuth under different water cut

    图 8  坍塌压力当量密度随水化时间和径向距离的变化规律(i=90°,α=0°)

    Figure 8.  Variation of equivalent density of collapse pressure with hydration time and radial distance(i=90°,α=0°)

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-09
  • 修回日期:  2019-12-10
  • 网络出版日期:  2020-01-09

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