层理页岩水平井井周剪切失稳区域预测方法

马天寿 陈平

马天寿, 陈平. 层理页岩水平井井周剪切失稳区域预测方法[J]. 石油钻探技术, 2014, 42(5): 26-36. doi: 10.11911/syztjs.201405005
引用本文: 马天寿, 陈平. 层理页岩水平井井周剪切失稳区域预测方法[J]. 石油钻探技术, 2014, 42(5): 26-36. doi: 10.11911/syztjs.201405005
Ma Tianshou, Chen Ping. Prediction Method of Shear Instability Region around the Borehole for Horizontal Wells in Bedding Shale[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2014, 42(5): 26-36. doi: 10.11911/syztjs.201405005
Citation: Ma Tianshou, Chen Ping. Prediction Method of Shear Instability Region around the Borehole for Horizontal Wells in Bedding Shale[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2014, 42(5): 26-36. doi: 10.11911/syztjs.201405005

层理页岩水平井井周剪切失稳区域预测方法

doi: 10.11911/syztjs.201405005
基金项目: 

国家重点基础研究发展计划("973"计划)课题"页岩气水平井钻完井关键基础研究"(编号:2013CB228003)资助。

详细信息
    作者简介:

    马天寿(1987—),男,四川绵阳人,2009年毕业于西南石油大学石油工程专业,2012年获西南石油大学油气井工程专业硕士学位,在读博士研究生,主要从事页岩气钻井、深水钻井与随钻测量技术方面的研究。

  • 中图分类号: TE21

Prediction Method of Shear Instability Region around the Borehole for Horizontal Wells in Bedding Shale

  • 摘要: 为了揭示层理页岩强度各向异性对水平井井周剪切失稳的影响规律,基于直剪试验研究了川南龙马溪组页岩的强度各向异性特征,并与国外典型层理页岩进行了对比;建立了层理页岩井周坐标转换关系模型,结合井周应力弹性解、Mohr-Coulomb弱面强度理论、Mohr-Coulomb准则,建立了层理页岩地层井周剪切失稳区域预测方法;分析了钻进方位对井周剪切失稳区域分布规律的影响。结果表明:弱面与本体强度参数基本呈线性关系,本体内聚力约为弱面内聚力的2.10倍,本体内摩擦角约为弱面内摩擦角的1.20倍,其中川南龙马溪组页岩强度各向异性特征更加显著;考虑层理等弱面影响计算出的失稳区域的形状不是传统的"狗耳朵"形状,而是近似于长方形,这种形状与典型的物模试验结果基本吻合;若页岩地层中存在显著的层理,则井周地层更容易沿弱面剪切滑动,导致水平井坍塌失稳的风险显著增大。利用该方法可以分别计算出井周地层沿弱面剪切、本体剪切和全部剪切的失稳区域分布,为层理发育地层井眼稳定分析、成像测井反演地应力方位等研究提供基础理论支撑。
  • [1] Li Yufei,Fu Yongqiang,Tang Geng,et al.Effect of weak bedding planes on wellbore stability for shale gas wells[R].SPE 155666,2012.
    [2] 刘忠飞,何世明,全家正,等.川西首口页岩气水平井钻井技术[J].石油钻采工艺,2014,36(1):18-21. Liu Zhongfei,He Shiming,Quan Jiazheng,et al.Drilling technology for the first shale gas horizontal well in West Sichuan[J].Oil Drilling Production Technology,2014,36(1):18-21.
    [3] 王红岩,刘玉章,董大忠,等.中国南方海相页岩气高效开发的科学问题[J].石油勘探与开发,2013,40(5):574-579. Wang Hongyan,Liu Yuzhang,Dong Dazhong,et al.Scientific issues on effective development of marine shale gas in Southern China[J].Petroleum Exploration and Development,2013,40(5):574-579.
    [4] 马天寿,陈平.基于CT扫描技术研究页岩水化细观损伤特性[J].石油勘探与开发,2014,41(2):227-233. Ma Tianshou,Chen Ping.Studies of meso-damage characteristics of shale hydration based on CT scanning technology[J].Petroleum Exploration and Development,2014,41(2):227-233.
    [5] Aadnøy Bernt Sigve.Stresses around boreholes drilled in sedimentary rocks[R].SPE 17119,1987.
    [6] Dusseault M B,Gray K E.Mechanisms of stress-induced wellbore damage[R].SPE 23825,1992.
    [7] Ong S H,Roegiers J C.Influence of anisotropies in borehole stability[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences Geomechanics Abstracts,1993,30(7):1069-1075.
    [8] Okland D,Cook J M.Bedding-related borehole instability in high-angle wells[R].SPE 47285,1998.
    [9] Al-Bazali T M,Zhang J,Wolfe C,et al.Wellbore instability of directional wells in laminated and naturally fractured shales[J].Journal of Porous Media,2009,12(2):119-130.
    [10] Lee H,Ong S H,Azeemuddin M,et al.A wellbore stability model for formations with anisotropic rock strengths[J].Journal of Petroleum Science and Engineering,2012,96/97:109-119.
    [11] 金衍,陈勉.井壁稳定力学[M].北京:科学出版社,2012:13-66. Jin Yan,Chen Mian.Wellbore stability mechanics[M].Beijing:Science Press,2012:13-66.
    [12] 刘向君,叶仲斌,陈一健.岩石弱面结构对井壁稳定性的影响[J].天然气工业,2002,22(2):41-42. Liu Xiangjun,Ye Zhongbin,Chen Yijian.Influence of rock weak plane texture on sidewall stability[J].Natural Gas Industry,2002,22(2):41-42.
    [13] 袁俊亮,邓金根,蔚宝华,等.页岩气藏水平井井壁稳定性研究[J].天然气工业,2012,32(9):66-70. Yuan Junliang,Deng Jingen,Yu Baohua,et al.Wellbore stability of horizontal wells in shale gas reservoirs[J].Natural Gas Industry,2012,32(9):66-70.
    [14] Lu Yunhu,Chen Mian,Jin Yan,et al.Influence of porous flow on wellbore stability for an inclined well with weak plane formation[J].Petroleum Science and Technology,2013,31(6):616-624.
    [15] 刘志远,陈勉,金衍,等.裂缝性储层裸眼井壁失稳影响因素分析[J].石油钻采工艺,2013,35(2):39-43. Liu Zhiyuan,Chen Mian,Jin Yan,et al.Analysis on wellbore stability of open hole in fractrued formation[J].Oil Drilling Production Technology,2013,35(2):39-43.
    [16] 刘志远,陈勉,金衍,等.多弱面地层水平井裸眼井壁垮塌量分析[J].石油勘探与开发,2014,41(1):102-107. Liu Zhiyuan,Chen Mian,Jin Yan,et al.Calculation model for bore-hole collapse volume of a horizontal openhole in multiple-weak-plane formation[J].Petroleum Exploration and Development,2014,41(1):102-107.
    [17] 温航,陈勉,金衍,等.钻井液活度对硬脆性页岩破坏机理的实验研究[J].石油钻采工艺,2014,36(1):57-59. Wen Hang,Chen Mian,Jin Yan,et al.Experimental research on brittle shale failure caused by drilling fluid activity[J].Oil Drilling Production Technology,2014,36(1):57-59.
    [18] Chenevert M E,Gatlin C.Mechanical anisotropies of laminated sedimentary rocks[J].SPE Journal,1965,5(1):67-77.
    [19] Lee H,Chang C,Ong S H,et al.Effect of anisotropic borehole wall failures when estimating in situ stresses:a case study in the Nankai accretionary wedge[J].Marine and Petroleum Geology,2013,48:411-422.
    [20] 蔡美峰,何满潮,刘东燕.岩石力学与工程[M].北京:科学出版社,2009:104-109. Cai Meifeng,He Manchao,Liu Dongyan.Rock mechanics and engineering[M].Beijing:Science Press,2009:104-109.
  • [1] 刘天恩, 张海军, 袁光杰, 李国韬, 阴启武, 陈斐.  沧东凹陷页岩油水平井优快钻井技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2020127
    [2] 陈超峰, 王波, 王佳, 许译文, 秦莹民, 李雪彬.  吉木萨尔页岩油下甜点二类区水平井压裂技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2021089
    [3] 王建龙, 冯冠雄, 刘学松, 郭瑞, 高学生, 霍阳.  长宁页岩气超长水平段水平井钻井完井关键技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2020086
    [4] 彭兴, 周玉仓, 龙志平, 张树坤.  南川地区页岩气水平井优快钻井技术进展及发展建议, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2020057
    [5] 李传武, 兰凯, 杜小松, 韩明甜, 刘春林.  川南页岩气水平井钻井技术难点与对策, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2020055
    [6] 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, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2020010
    [7] 林永学, 甄剑武.  威远区块深层页岩气水平井水基钻井液技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2019022
    [8] 邓富元, 何世明, 赵转玲, 汤明, 李恒.  逆流自吸效应对页岩油储层坍塌压力的影响研究, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2018138
    [9] 陈安明, 龙志平, 周玉仓, 王彦祺, 彭兴, 曹华庆.  四川盆地外缘常压页岩气水平井低成本钻井技术探讨, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2018127
    [10] 杨海平.  涪陵平桥与江东区块页岩气水平井优快钻井技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2018071
    [11] 刘向君, 丁乙, 罗平亚, 梁利喜.  钻井卸载对泥页岩地层井壁稳定性的影响, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2018005
    [12] 宋争.  涪陵江东与平桥区块页岩气水平井井眼轨迹控制技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201706003
    [13] 刘旭礼.  井下微地震监测技术在页岩气“井工厂”压裂中的应用, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201604018
    [14] 黄进, 吴雷泽, 游园, 黄晓凯, 聂彬, 张辉.  涪陵页岩气水平井工程甜点评价与应用, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201603003
    [15] 孙坤忠, 陶谦, 周仕明, 高元.  丁山区块深层页岩气水平井固井技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201503011
    [16] 彭春耀.  层状页岩水力压裂裂缝与岩体弱面的干扰机理研究, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2014.04.006
    [17] 周贤海.  涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.05.005
    [18] 万绪新.  渤南区块页岩油地层油基钻井液技术, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.06.009
    [19] 王金磊, 黑国兴, 赵洪学.  昭通YSH1-1页岩气水平井钻井完井技术, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.04.005
    [20] 卢运虎, 陈勉, 安生.  页岩气井脆性页岩井壁裂缝扩展机理, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.04.003
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-03-17
  • 修回日期:  2014-03-17
  • 刊出日期:  1900-01-01

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