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《长江大学》 2013年
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彭水、黄平区块页岩气井壁稳定性研究

张磊  
【摘要】:由于页岩气储层的高度致密性和极低渗透率,页岩气开发的规模化生产和商业化利用一直面临技术瓶颈问题,在开发中采用定向井大位移井等特殊井来提高采收率,而井型的复杂性和地质条件的特殊性又决定了页岩气钻井过程的难点所在。其中井壁稳定问题是钻井过程最关键也是最被关注的问题,很大程度上决定了一口井的安全和成本。 与常规油气资源同样,页岩气资源的钻井过程中遇到的井壁失稳问题绝大多数也都是泥页岩问题。井眼的钻开打破了地层原有的应力平衡,必须依靠适当的钻井液密度维持井壁稳定,但是钻井液循环的过程中滤液会渗入地层,降低井壁岩石的强度。另外由于泥页岩本身的层理性和极强的水敏性,在井眼形成后的某段周期内会发生大规模的坍塌,引起阻卡、憋泵甚至井眼的报废,使整个页岩气勘探开发进程受到影响。 本文以中石化彭水、黄平两个页岩气区块为研究对象,进行页岩气水平井井壁稳定性研究。该地区地层倾角较大,漏层多、漏速快,井壁剥落掉块发生坍塌,缩径卡钻时有发生,严重影响了钻井成本和经济效益。为此,本文针对该地区钻井过程中出现的问题,专门进行了以下研究: (1)地层岩石特性研究。开展岩石力学性质和渗透率试验,测试黄平、彭水两个页岩气区块主要目的层段地层岩石的各项强度应力指标参数及渗透率,并结合测井资料,建立岩石力学参数剖面图。利用X射线定量地描述粘土矿物颗粒沿岩层面的定向排列程度,从而研究泥页岩的结构。 (2)地应力剖面的确定。开展kaiser试验,进行地应力测试。通过地应力计算模型,利用测井资料计算地应力剖面,深入分析黄平、彭水两个页岩气区块主要页岩目的层段的最大主应力、最小主应力、垂向应力的纵向分布规律。 (3)井壁稳定性分析研究。根据井眼轨迹条件,在分析井壁围岩应力状态的基础上,结合岩石的强度破坏准则,建立地层坍塌压力和破裂压力计算模型,分析研究页岩气水平井中不同井眼方向、井斜与井壁稳定性的关系,提出最佳的井眼钻进方向。 (4)安全钻井液密度窗口的确定。以井壁稳定分析为基础,提出黄平、彭水两个页岩气区块水平井的安全钻井液密度窗口。
【学位授予单位】:长江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:P618.13

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【参考文献】
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