威远地区页岩气水平钻井井壁稳定影响因素分析.doc

威远地区页岩气水平钻井井壁稳定影响因素分析


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　　摘 要：随着我国能源结构的不断优化，页岩气的勘探开发已被列入了国家战略开发范围。由于页岩气藏储层特征决定，采用水平井工艺可大大提高页岩气开发效率因此得到了极为广泛的应用，井壁稳定问题作为影响水平井开发效果的重要因素之一。本文以四川威远地区页岩气藏为研究对象，重点分析页岩气水平钻井过程中影响井壁稳定的因素，并提出相应对策。
　　关键词：页岩气 水平井 井壁稳定分析
　　中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）02（a）-0047-02
　　页岩气具有较大的资源潜力、较长的开采寿命和生产周期，目前已成为能源研究的热点和突破口。但页岩气藏是低丰度、低品位非常规天然气藏，采用直井钻井方式无法对其进行经济有效的开发。采用水平井开发方式，能够有效增加页岩气储层暴露面积，进而提高单井产量，目前在国内外得到了极为广泛的应用。四川威远—长宁构造地层出露老、地表疏松、成岩性差，二叠系龙潭组地层含铝土质泥岩，易水化膨胀、水敏性强，目的层页岩性脆、易掉块，出现破碎性垮塌;同时构成页岩的粘土矿物对流体敏感性强，钻井液长时间的冲刷浸泡将会加剧页岩的垮塌。诸多因素的影响引起页岩气水平井出现井壁失稳问题，因此，从安全、高品质、快速、高效的钻井角度出发，研究页岩气水平井钻井过程中井壁稳定问题就显得特别重要。
　　1 井壁失稳机理分析
　　钻井前，原状地层所受的地应力及孔隙压力处于平衡状态。钻井后，井眼的形成破坏了原始地应力的平衡状态，导致井壁围岩的应力重新分布。钻井时，井眼通过低强度地层产生的应力集中可能导致井壁围岩破坏，即井壁力学失稳。钻井液作为石油工程的“血液”，在钻井过程中，对于大部分地层及井壁岩石，钻井液密度只需稍稍大于地层孔隙压力梯度就能保持井下压力和井壁地层应力的平衡，实现钻井井壁稳定。而对于泥页岩地层，粘土矿物具有极强的水敏性，仅靠调整钻井液密度无法保持井壁地层的稳定，有时甚至使井壁失稳加剧。
　　 力学因素导致井壁失稳
　　从力学角度分析井壁失稳有两种基本形式：压缩剪切破坏和拉伸破坏。
　　在钻开井眼前，地下岩石处于应力平衡状态。钻开井眼后，井壁地层原有的支撑被井筒内钻井液的业主压力所取代，井眼周围的应力进行了重新分布。当地应力、岩石强度和孔隙压力等一系列地层参数与井内液柱压力、钻井液性质等工程参数之间不能达到平衡时，将会引起不同形式的井眼破坏。如：当井内液柱压力低于井壁岩石的剪切强度时，井壁岩石将会发生剪切破坏，当井内液柱压力高于井壁岩石的拉张强度时，井壁岩石将会发生张性破坏，即在井壁地层形成裂缝，造成井漏。
　　 化学因素导致井壁失稳
　　钻井过程中，钻井液等外来流体与地层不配伍，将会打破地层原有的化学平衡。水敏性粘土矿物是泥页岩的主要成分，不同的钻井液体系作用于泥页岩结果各不相同。大量研究成果表明，泥页岩地层与钻井液在井