摘 要:随着我国石油行业不断发展,当今我国石油开采行业已近引入了发展高峰期。在石油开采过程中,井壁稳定性作为石油钻井中的重要一环。这就需要利用测井数据加强井壁稳定性。基于此,本文重点探究测井在井壁稳定性中的应用,旨在提高钻井的安全性和稳定性。
关键词:测井;井壁;稳定性;应用;实践
1 测井评价方法的现状分析
1.1 井壁稳定性研究理论
在早期的研究过程中,井壁坍塌过于强调地应力和岩石强度,并且对物理和化学因素的坍塌现象涉及相对较少,从而造成国内外很多石油开发企业遇到了井壁失稳问题。因此,当今在井壁稳定性研究当中,已经将纯岩石力学作为主要内容,主要应用在井壁稳定研究当中。从实质上分析,物理和化学在井壁稳定性研究中,必须要全面考虑二者的力学分析过程,根据力学本构关系、岩石强度物理层面上的差异性,也就是根据泥浆、岩石的物理、化学作用下的改变,这样即可抓住地层钻开和井壁稳定性间的关系。
1.2 井壁力学稳定性
在进行石油钻井过程中,形成井眼的过程会打破原有的盈利平衡状态,这就需要在井口周边对围岩進行重新分布。在弹性条件下,井眼周围会产生很多的应力集中,如果此时演示的强度不高,井壁就会处于失稳状态。从理论层面分析,井眼破坏有两种方式,第一种是在压力条件作用下的剪切破坏;另一种是在拉应力作用下造成的拉伸破坏。井眼周围岩石应力集中性和钻井液的密度有着直接关系,在钻井液浓度逐渐降低的前提下,其应力集中就会不断加大,待到钻井液密度降低到一定程度时,井眼会出现剪切破坏问题,也就是井壁坍塌,这时钻井液密度的下限对应地层垮塌应力。再者,在钻井液密度不断增加的情况下,就会产生拉应力讲,如果拉应力达到一定界限时,井壁就会被拉裂,从而造成拉伸破坏问题,出现井漏问题,这时的钻井液密度就存在上限值,与地层破裂压力相对应。可见,在井壁应力能够满足以上条件时,井壁岩石内部力会处于一种极限。可见,在石油钻井过程中,泥浆柱压力值大于等于地层坍塌压力或小于等于底层破裂压力,井壁就不会产生失稳问题,也就是相比相对比较稳定。
2 测井评价的局限性
第一,如果泥浆和底层间不存在物理和化学作用,则表示井壁不稳定是因为井眼荷载不均衡造成的,岩石的机械强度、坍塌应力、破坏应力可以被计算出来;但是如果考虑了泥浆和地层的物理雪花作用,则可以提出井壁岩石的机械强度、应力状态的动态信息,也就是随着钻井液和底层作用产生变化,从而提出地层坍塌应力和破裂应力之间的时间推移关系,在考虑泥浆和地层之间的相互作用后,井壁岩石机械强度会因为被水化变得更加均匀;第二,如果考虑岩石地层和泥浆间的物理和化学作用,则通过相应的岩石力学本构方程能够正确发映出物理和化学艺术对地层应力状态的影响;第三,考虑泥浆和地层之间的物理化学作用,泥页岩地层测井会存在时间推移性,并根据测井资料在相应的软件当中输入相关资料数据,并导出相关的力学参数。在泥页岩地层采用某个时刻测井资料,即可得到相应的破裂应力和坍塌应力,这样无法直接反映出泥页岩地层稳定情况。
3 测井在井壁稳定性中的应用
通过测井数据对泥页岩地层应力进行计算,泥页岩地层周边岩石机械强度与应力分布都会随着时间的推移而产生变化。泥页岩地层井壁稳定性评价都是对水化状态进行评测。在泥页岩地层测量当中,通过测井评价方法能够得出相应的地应力参数和岩石参数,但是之后这两点数据是远远不够的,必须要能够和力学、物理化学等相融合,构建一个井壁稳定性的综合评价系统,这样即可在施工现场对井壁稳定性进行评价,提出相关的数据对新井泥浆设计和安全钻井工作进行指导,这也是当今井壁稳定性判定的重要方法。该系统的优势在于:①能够有效测定出测井过程中所对应的泥浆密度,同时也能够得出原状地层坍塌相应的力(包括破裂应力和坍塌应力);②能够有效对泥浆抑制性进行合理的评价;③对新井眼泥浆性能进行计算,同时提出相应的泥页岩地层参数;④通过信息技术采集,并且能够保证测量仪器能够在高压、高温条件下进行测井;⑤通过数字技术、遥感技术等,能够大大提高数据采集量和采集精度,为钻井工作提供更多的数据支持。
4 结束语
综上所述,随着我国侧井技术不断发展,已经为井壁稳定性研究奠定了坚实的基础,将地层和钻井液作为一个整体进行数据研究,这样才能够对地岩石潜在不稳定因素进行评价,从而对钻井液性能参数进行补充,这样才能够进一步加强井壁稳定性的研究。
参考文献:
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作者简介:
张海亮(1981- ),男,山东潍坊人,汉族,职称:高级工程师,学历:硕士,研究方向:岩石力学,随钻测井,钻井。
马艳莉(1980- ),女,河北衡水人,汉族,职称:高级工程师,学历:硕士,研究方向:油藏数值模拟,储层评价,提高采收率。