杨斌等:深部破碎地层井壁失稳机理研究进展与攻关对策
2024-06-28 11:20:17   作者:   点击:1689   来源:中国石油学会

目前塔里木盆地和四川盆地油气资源勘探开发深度均已突破9000m,并正向“万米”特深层进军,中国已成为世界深部油气领域勘探开发最活跃的地区。然而,深部地层地质年代老,经历多期构造运动,在构造变形强烈区域容易形成破碎带。破碎带地层岩体完整性差,地应力分布复杂,力学性质难以准确评估。工程实践表明,深部地层钻井遭遇破碎带的概率显著上升,且钻遇后普遍发生井壁失稳。但由于失稳机理认识不清,难以制定针对性的控制对策,破碎地层井壁极易发生大规模掉块垮塌,导致卡钻和井眼填埋等复杂/恶性事件。破碎地层高频次发生的严重井壁失稳事件已成为阻碍深部地层高效安全钻井的瓶颈之一。相关研究认识刊登在《石油学报》第45卷第5期。

基于深部破碎地层井壁失稳研究进展和存在问题总结,提出了地层—井眼跨尺度建模与静/动力学失稳模拟研究思路,明确了五个关键的研究着力点:①攻关离散—连续耦合建模与数值模拟方法,实现地层—井眼跨尺度建模和井周岩体破碎特征精细表征;②明确深部高应力高温与钻井液耦合作用下岩块摩擦系数变化规律,揭示其对破碎井壁应力传递和稳定性影响机制;③开展岩石裂缝亚临界扩展机理探索,在分子尺度上阐明岩石裂缝尖端胶结破坏与亚临界扩展力学机制,揭示井壁失稳时间滞后效应;④从轨迹延伸和动载荷冲击等方面开展失稳动态演化模拟,揭示钻井工程因素对井壁动力学失稳的影响机制;⑤升级井壁失稳大尺寸物理模拟实验设备与方法,结合力链理论探索破碎井壁承压演化机制和掉块/垮塌规律。最后,提出基于地层参数、工程静力学和动力学参数的井壁失稳风险评价框架思路,支撑破碎地层井壁失稳预测与防控。

论文链接:http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202405009

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附件:杨斌等:深部破碎地层井壁失稳机理研究进展与攻关对策.pdf