一种气体钻井井壁稳定的快速评价技术的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种气体钻井井壁稳定性的快速评价技术，该方法采用适度坍塌的方法分析气体钻井井壁稳定性。该方法包括以下步骤：根据室内岩石力学实验确定地层强度；根据地层的地应力状态计算气体钻井的井周应力；根据井眼周围的应力状态和地层强度计算井眼的坍塌角度；结合坍塌角度极限判据，分析气体钻井的可行性。通过现场应用验证，当坍塌角度小于30°时可保证气体钻井的钻井安全。该方法是在岩石力学基础理论与现场钻井实际相结合的基础上提出的新方法，该方法在普光气田、牛东气田等多个油气田的气体钻井中得到了应用，具有很好的应用效果，且方法简单，便于操作。
【专利说明】一种气体钻井井壁稳定的快速评价技术
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油钻井中的井壁稳定【技术领域】，具体涉及气体钻井井壁稳定技术。【背景技术】
[0002]气体钻井技术最早源于20世纪50年代的美国犹他州，是以空气或其他气体作为循环介质的一种欠平衡钻井技术。气体钻井能够大幅度提高钻井速度、有效防止井漏和保护储层，尤其是对低渗透油气藏、致密砂岩油气资源的开发增产效果显著，能使致密油气藏直井产量提高3倍，水平井产量提高10倍。20世纪90年代以来，气体钻井技术在国内外得到了迅速的发展。据统计，2007年美国欠平衡和气体钻井数约占当年总井数的28%，美国90%的煤层气井采用气体钻井。我国在川渝、长庆、大庆、塔里木等油田或地区已进行气体钻井约200井次，提速、治理恶性井漏、发现与保护储层效果显著，但是，现有气体钻井施工时井壁失稳严重，造成井下事故频发，已经成为严重制约其发展的瓶颈问题之一。
[0003]与常规钻井相比，气体钻井井壁稳定的特殊性有三点:首先气体钻井是以气体作为循环介质，对井底产生的压力很小，一般可以忽略，而常规钻井对井底产生的压力很大，对于超过3km的深井，井底压力一般都达到30MPa以上；其次，气体钻井中的循环气体不能在井壁上形成阻止流体在井筒与地层间渗流的泥饼，但也不会与井壁岩石产生化学反应，而常规钻井中钻井液在井壁产生泥饼，能够有效地保护地层，但同时钻井液与地层会产生很多对井壁稳定不利的化学反应；第三，常规钻井发生井壁失稳后可以通过调节钻井液密度和性能进行控制，气体钻井一旦井壁失稳缺乏有效的井壁稳定措施，极易导致气体钻井失败，因此，气体钻井对井壁稳定的要求更高。由于气体钻井的这些特殊性，传统的井壁稳定模型无法适用，发明一种简单、实用的气体钻井井壁稳定评价技术对气体钻井的推广应用至关重要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种气体钻井井壁稳定的快速评价技术，利用该方法可以简单、便捷、快速的预测气体钻井的井壁稳定性，预测效果好。
[0005]利用上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种气体钻井井壁稳定的快速评价技术，该技术的应用方法包括步骤:
[0007](I)根据室内岩石力学实验确定地层强度；
[0008](2)根据地层的地应力状态计算气体钻井的井周应力；
[0009](3)根据井眼周围的应力状态和地层强度计算井眼的坍塌角度；
[0010](4)结合坍塌角度极限判据，分析气体钻井的可行性。
[0011]其中，气体钻井井壁应力采用线弹性理论进行分析，其应力分布为:
ar=0
[0012]σθ= σΗ +o-h ~2(ah -aH)cos26>l(I)
Tr6 ~ ^^[0013]其中，气体钻井井壁的破坏选取比较常用的莫尔-库仑强度准则井壁破坏条件
为:
[0014]
【权利要求】
1.一种气体钻井井壁稳定的快速评价技术，其特征在于，该方法包括以下步骤: 根据室内岩石力学实验确定地层强度； 根据地层的地应力状态计算气体钻井的井周应力； 根据井眼周围的应力状态和地层强度计算井眼的坍塌角度； 结合坍塌角度极限判据，分析气体钻井的可行性。
2.如权利要求1所述的气体钻井井壁稳定的快速评价技术，其特征在于，该方法中采用了适度坍塌的方法分析气体钻井井壁稳定性。
3.如权利要求1或2所述的气体钻井井壁稳定的快速评价技术，其特征在于，该方法中建立了气体钻井过程中井壁坍塌角度的计算公式:
4.如权利要求1所述的气体钻井井壁稳定的快速评价技术，其特征在于，该方法中确定了保证气体钻井安全钻进的临界坍塌角度，从而确定了快速评价气体钻井可行性的条件
【文档编号】E21B47/00GK103541720SQ201310412024
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】蔚宝华, 闫传梁, 邓金根 申请人:中国石油大学(北京)