岩石力学-井眼周围地层应力状态及井壁稳定预测共71页

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钻孔围岩应力及稳定性

钻孔围岩应力及稳定性
γ
B
Z
在正常条件下 P =1。如果 P >1.2,则为异常 高层压。遇到异常高压层的或然率随钻进深度加大而 增加。异常高层压广泛分布于构造活动剧烈的地区 异常高层压广泛分布于构造活动剧烈的地区。 异常高层压广泛分布于构造活动剧烈的地区
' C
' C
井底的压力为 PD=Y1·Z十Py±∆P 十 ±
Y1--冲洗液比重; 冲洗液比重; 冲洗液比重 Py--井口液体压力 在伴随压力钻进时 ; 井口液体压力(在伴随压力钻进时 井口液体压力 在伴随压力钻进时); ∆P--由于工艺原因而产生的井口压力波动值 洗井泵压力, 由于工艺原因而产生的井口压力波动值(洗井泵压力, 由于工艺原因而产生的井口压力波动值 洗井泵压力 提升或下降钻具时井内压力的变化) 提升或下降钻具时井内压力的变化
一、水平井的井眼净化 水平井井眼净化不好会导致摩阻和扭矩增加、 水平井井眼净化不好会导致摩阻和扭矩增加、 卡钻等事故。在一定的岩屑浓度下, 卡钻等事故。在一定的岩屑浓度下,流速变化可能 呈现不同的流动状态: 最高流速(紊流状态) 呈现不同的流动状态:①最高流速(紊流状态)下 岩屑均匀悬浮; 流速降低, 岩屑均匀悬浮;②流速降低,环空下部大颗粒岩屑 较多,呈非均匀悬浮; 在某一流速下, 较多,呈非均匀悬浮;③在某一流速下,全部岩屑 冲击管壁,岩屑堆积于管底,形成连续的移动床; 冲击管壁,岩屑堆积于管底,形成连续的移动床; ④流速进一步降低,床层底部颗粒基本不动,而使 流速进一步降低,床层底部颗粒基本不动, 床层增厚,有效断面减小,称为固定岩屑床。 床层增厚,有效断面减小,称为固定岩屑床。
四、水平井的防漏堵漏 由于水平井钻井液循环当量密度远高于相同垂 深的直井,加之井眼净化困难, 深的直井,加之井眼净化困难,容易发生开泵蹩漏 地层;加入的堵漏剂极易被沉积在井眼的下侧, 地层;加入的堵漏剂极易被沉积在井眼的下侧,无 法封堵井眼上侧地层,为此,应增加堵漏材料加量。 法封堵井眼上侧地层,为此,应增加堵漏材料加量。 如采用桥接堵漏,堵漏材料的加量应大于150 150— 如采用桥接堵漏,堵漏材料的加量应大于150 并提高堵漏浆液的粘度和动切力, 200kg/m3,并提高堵漏浆液的粘度和动切力,增强 携带堵漏材料的能力。 携带堵漏材料的能力。

岩石力学课件——第八章 井壁稳定

岩石力学课件——第八章 井壁稳定

a2 1 1 2 z v 2 H h cos 2 r 21
f Pw Pp
上式中: H 、 h 一 分为最大和最小水平主应力;
第八章
第一节
井 壁 稳 定
井壁失稳的原因及危害
在石油钻井中,井眼稳定(borehole stability )问题是世界范围内普
遍存在的问题。每年由此造成的直径经济损失达数亿美元之巨。因此 国内外许多研究机构都在致力于此项研究。
在钻井之前,深埋在地下的岩层受到上覆岩层压力(overburden
pressure) 、最大水平地应力(maximu horizontal in site stress )、最小 水 平 地 应 力 (minimum horizontal in site stress ) 和 孔 隙 压 力 (pore
添加剂和泥浆体系,最大限度地减少钻井液对地层的负面影响。
力学方面的研究: 岩石力学研究主要包括原地应力状态(in site stress state )的确定、岩石力学性质(rock mechanical character)的测定、井眼围岩应力(stresses around borehole )分析,最终确定保持井眼稳定的合理泥浆密度 (mud weight )。 化学和力学藕合研究 泥浆化学和岩石力学藕合起来研究,尽可能多地搜集井 眼情况资料(如井眼何时以何种方式出现复杂情况),尽可 能准确地估计岩石的性能,确定起主要作用的参数有哪些。
(2)岩石的综合性质,岩石的强度(rock strength )和变形
(deformation )特征等、孔隙度(porosity )、含水量、粘土含量 (clay content )、组成和压实情况等。

岩石力学与井壁稳定

岩石力学与井壁稳定
•泥浆密度高
•剪切破碎带,使得泥浆更易渗入井壁
•r
•泥浆密度过大 :地层剪切破坏 产生大量径向微 裂缝形成剪切破 碎带(造成泥浆 的大量侵入使井 壁失稳)

•安全泥浆密度的计算方法
•地应力
•给定的泥浆密度
•井周应力应变
•本构模型
•提高泥浆密度
•失稳
•破坏准则 •稳定
•结束
以孔隙弹塑性力学为基础的均质地层井壁稳定性分析理 论和计算方法基本成熟
•胶结连结:矿物颗粒通过胶结物连结在一起
-碎屑岩

•1、岩石的组构特征
3)岩石的构造
•岩石的构造:岩石的构造是指岩石组成成分在
空间上相互排列及所占的位置。
•岩浆岩的构造:块状构造、流纹状构造、气孔
状构造、杏仁状构造
岩石的组构特征给出岩石力学的定性 •沉性积质岩,的从构而造保:障层理我构们造的研究不出现方 •变向质性岩的的错构误造:片理构造

3、岩石的变形破坏规律
岩石的变形和应力受时间因素的影响。在外部条件 不变的情况下,岩石的应力或应变随时间变化的现 象叫流变。
•岩石变形规律的研究就是要建立应力-应变 关系,为求解应力状态提供基础

3、岩石的变形破坏规律
•岩石试样的破坏形式

劈裂破坏

剪切破坏

延性破坏
•岩石破坏规律的研究就是要建立应力作用 下岩石是否稳定的标准
2)岩石的结构
•微结构面:存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒间
的软弱面或缺陷,包括矿物解理、晶格缺陷、粒 间空隙、微裂隙、微层理及片理面、片麻理面等
•① 降低岩石强度 •② 导致岩石力学性质各向异性

•1、岩石的组构特征

井壁稳定性 调研ppt课件

井壁稳定性 调研ppt课件
15
Southwest petroleum university institute of petroleum engineering
岩石力学与井壁稳定性调研
煤层气井壁稳定性—极限平衡法
近井壁围岩应力分析
井壁围岩为连续体
割理引起的诱导应力分析 考虑多条割理分布的煤层应力场分析
16
Southwest petroleum university institute of petroleum engineering
岩石力学与井壁稳定性调研
参考文献
发展历史
目录
研究现状
存在问题
实例分析
2
PART 1
参考文献展示
参考文献
3
Southwest petroleum university institute of petroleum engineering
岩石力学与井壁稳定性调研
4
Southwest petroleum university institute of petroleum engineering
研究目的
阐明煤层中端割理和面割理等不连续面对 井壁稳定的影响
建模假设
煤岩块体用可变形块体来模拟 本构方程选用摩尔-库伦模型 。 面割理和端割理的本构模型 选用摩尔-库伦节理模型
18
Southwest petroleum university institute of petroleum engineering
井周应力场分析
井周热应力表达式:
井周渗力场变化表达式:
27
Southwest petroleum university institute of petroleum engineering

岩石力学 有压隧洞围岩的应力与稳定性PPT学习教案

岩石力学 有压隧洞围岩的应力与稳定性PPT学习教案
第3页/共26页
第4页/共26页
应力σr和σθ的公式如下:
r
m
m2E
1m
2
B
m
m2E
1m
2
C r2
B
C
r2 (7-13)
m
m2E
1m
2
B
m
m2E
1m
2
C r2
B
Cr 2(7-14)
第5页/共26页
r
a2 r2
b2 b2
r2 a2
b2 a2 r2 pa r2 b2 a2
pb
(7-15)
u
a2 b2 r2
r2 b2 a 2
b2 a2 r2 pa r2 b2 a2
pb
(7-16)
管壁内任一点的径向位移
1 1 2r2 b2 b2 1 2t 2r2
u
E
r t2 1
pa
r t2 1
pb
式中

tb
a
(7-17)
第6页/共26页
二、 有压隧洞围岩的附加应力
H nae1 2
p 1 1
c
n2
H
1
3ae2
p 8
c9
第23页/共26页
(四)其它情况 1 岩石被松散冲积层覆盖时的情况 2 在斜坡附近的有压隧洞
第24页/共26页
本 章 结 束
谢 谢
第25页/共26页
第10页/共26页
根据位移相容条件,混凝土径向位移与岩石的
径向位移相等条件得:
pb p
m12E1 m2
1m2
2a2m1 1m1 2m22E2 2 b2 a2 m22E2m1 1m1

岩石力学---第10章 地下硐室围岩应力计算及稳定性分析

岩石力学---第10章 地下硐室围岩应力计算及稳定性分析

y
p0
若β=0, p0=λp,则:
(1 m ) sin m p sin2 m 2 cos2
2 2 2
a
b
(1)


x
若β=900, p0=p,则:
(1 m ) 2 cos2 1 p 2 sin m 2 cos2
(2)
a
y
p
在原岩应力 p、λp作用下,则由(1) +(2)得:
高宽比=1/3,λ<1
(3)两帮中点水平应力在坑道 周边为0,越往围岩内部,应力 越大,并趋于原岩应力q.
(4)两帮中点垂直应力在坑道周边最大,越往围岩内部,应力 逐渐减小,并趋于原岩应力p;
(5) 巷道四角处应力集中最
大,其大小与曲率半径有关。
曲率半径越小,应力集中越大, 在角隅处可达6~8。
例:不同λ和不同轴比m下,矩形坑道周边顶底板和两
帮中点处的ςθ:
矩形坑道断面长轴与原岩最大主应力方向一致时,围 岩应力分布较合理,等应力轴比时最好。
四、各种洞形围岩分布的共同特点:
(1)无论坑道断面形状如何,周边附近应力集中系数最 大,远离周边,应力集中程度逐渐减小,在距巷道中心为3— 5倍坑道半径处,围岩应力趋近于与原岩应力相等。 (2)坑道围岩应力受侧应力系数λ 、坑道断面轴比的影
式中: m——y轴上的半轴b与x轴上的半轴a的比值,即 m=b/a; θ——洞壁上任意一点M与椭圆形中心的连线与x轴的夹角; β——荷载p0作用线与x轴的夹角; p0——外荷载。
(1 m ) 2 sin2 ( ) sin2 m 2 cos2 p0 sin2 m 2 cos2


(8-8)

岩体力学教学课件 第五章 地下洞室围岩稳定性分析

岩体力学教学课件 第五章 地下洞室围岩稳定性分析

地质勘查与监测措施
加强地质勘查
在施工前进行详细的地质勘查, 了解围岩的分布、性质和结构,
为设计提供依据。
施工监测
在施工过程中进行实时监测,及 时发现围岩变形、位移等异常情
况,采取相应措施。
长期监测
在洞室使用过程中进行长期监测 ,了解围岩稳定性的变化情况,
为维护和加固提供依据。
THANKS
感谢观看
有限差分法
将连续的岩体离散成有限个差分网格,通过差分方程近似描述岩体的 运动规律,对围岩的稳定性进行计算和分析。
边界元法
基于边界积分方程的数值方法,适用于求解具有复杂边界条件的围岩 稳定性问题。
无单元法
不需对岩体进行离散,而是通过节点信息直接建立数学模型,对围岩 的稳定性进行计算和分析。
物理模拟方法
解析方法
01
02
03
04
极限平衡法
基于力的平衡原理,通过分析 岩体的滑移、倾倒等极限状态 ,对围岩的稳定性进行评估。
赤平投影法
利用赤平投影原理,对岩体的 节理、断层等结构面进行投影 分析,评估围岩的稳定性。
块体理论
将岩体离散成若干个块体,基 于块体的运动规律和相互作用 ,对围岩的稳定性进行分析。
关键块体分析法
支护设计
根据围岩稳定性评价结果,进行支护 设计,包括锚杆、钢筋网、喷射混凝 土等支护措施的选择和设计。
围岩稳定性监测与预警系统
位移监测 应力监测 声发射监测 预警系统
通过位移传感器对围岩的位移量进行实时监测,包括水平位移 和垂直位移。
通过应力传感器对围岩的应力状态进行监测,包括压应力、拉 应力和剪应力。
排水降压
降低地下水位,减少水压 力对围岩的影响,提高围 岩稳定性。

岩石力学地应力PPT课件

岩石力学地应力PPT课件

σ0 σ90 2
1 tan 2 2
1
2 αPp KPc
tan 2 σ0 σ90 2 σ45
σ0 σ90
四、现场水压致裂法测量地应力大小
根据多孔弹性介质力学理论,从井壁受力状态出发,通过测出地层破裂压力, 裂隙重张压力,裂隙闭合压力,可求出最大、最小水平主地应力。
水力压裂试验可以比较精确地测定最小水平主地应力。测量最大水平主地应力 的精度受地层孔隙度、渗透率、孔隙连通性影响较大。
岩石力学
Rock Mechanics
地应力
主要内容
第一节 概 述 第二节 地应力的测量方法 第三节 地应力纵横向分布的计算
第一节 概 述
一、天然应力的概念
1.天然应力:人类工程活动之前,天然状态下,岩体内部存在的应 力,称为岩体天然应力或岩体初始应力,有时也称为地应力。
2.重布应力:人类进行工程建设将引起一定范围内岩体初始应力的 改变,工程建设扰动后的岩体应力称为重布应力或二次应力。
F82 N1b
F81
WZ12-1-B5
WZ12-1-6
N1a
F3
WZ12-1-5
F2
最大水平主应 力
FA
F2A
F1


2305000 20°50′
20°50′ 2305000
2304000
2304000
2303000 20°49′
20°49′ 2303000
2302000
2302000
108°52′ 278000
Principal stresses are
z
usually parallel and normal to the surface.

第5讲-岩石力学-常规地层井壁稳定分析方法

第5讲-岩石力学-常规地层井壁稳定分析方法

不同井周应力下井壁剪切破坏的形式
斜井井眼周围地层应力状态
斜井井眼周围地层应力状态
平台B 目标 平台A
平台C 为了使成功钻遇目标的概率最大,应从哪个平台起钻?
斜井井眼周围地层应力状态
通过坐标变换求取井眼周围应力分布:
cos cos L sin sin cos cos sin cos sin cos sin 0 cos
srr随泥浆比重增大而增大, srr代表泥浆作用于井壁的压力。 (假设井筒压力与地层压力之间完全封隔)
不同井周应力下井壁剪切破坏的形式
srr随泥浆比重增大而增大,与此同时径向应力( sqq )减小。 因此, 崩落宽度随泥浆比重增大而减小。 崩塌泥浆比重有助于确保崩落宽度低于临界大小(直井,90°)
2 2
直井井眼周围地层应力状态
r R2 ( H h ) R2 ( H h ) 3R 4 4R 2 2 P (1 2 ) (1 4 2 ) cos 2 2 2 r r r r (1 2 ) R2 [ (1 2 ) ](P Pp ) 2 (1 ) r
三维问题转化为二维问题
直井井眼周围地层应力状态
h
r
二维平面应变模型

直井井眼周围地层应力状态
依据线弹性、小变形应力叠加原理对井眼受 力进行分解
a 2b 2 q1 q 2 a 2q1 b 2q 2 r 2 2 2 b a r b 2 a2 2 2 2 2 a b q1 q 2 a q1 b q 2 2 2 2 2 2 b a r b a 2 2 2 2 1 ( a q b q ) r 1 ( q q ) a b 请回忆弹性基础中厚壁筒及小孔应力集中 1 2 1 2 u 2 2 E E b a (b 2 a 2 )r

6 、井壁稳定性解析

6 、井壁稳定性解析

P破> P泥 > P地
(P地> P坍)
P破> P泥> P坍
ΔP—安全压力窗口
(P坍> P地 )
钻井合理泥浆密度的确定
ΔP愈大,则钻井愈易
ΔP愈小,则钻井愈难
钻井合理泥浆密度的确定
若ΔP =P破- P地 ( P地> P坍) 则较易 若ΔP =P破- P坍 ( P坍> P地) 则较难
volume
(after Gaarenstroom et al., 1993)
典型的水力压裂试验曲线
破裂漏失 井 出现剪切 口 裂缝
停泵
裂缝重张
压 力
裂缝闭合
时间
利用水力压裂试验数据计算地应力:
地层破裂压力(Pf):地层破裂产生流体漏失时的井底压力
裂缝延伸压力(Pr):使一个已存在的裂缝延伸扩展时的井底 压力 裂缝闭合压力(PFcp):使一个存在的裂缝保持张开时的最小 井底压力,它等于作用在岩体上垂直裂缝面的法向应力,即最 小水平主地应力。 瞬时停泵压力(PISIP):关泵瞬间的裂缝中的压力。它一般 大于PFcp,两者之间的差别一般在0.1~7MPa之间变化,它 取决压裂工艺及岩石性质。在低渗透性地层,两者近似相等
70 60 50 40 30 20 10 0 90 180 270 360
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 90 180 270 360
井周地层应力状态
( H h ) ( H h ) R2 R2 3R 4 2 P (1 2 ) (1 4 ) cos 2 2 2 r r r (1 2 ) R2 [ (1 2 ) ](P Pp ) 2(1 ) r
2cCos [ c ] 1 Sin 则井壁稳定性系数:

井眼安全--井壁稳定概要共38页

井眼安全--井壁稳定概要共38页
,也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤,荒于嬉;行成于思,毁于随。——韩愈
23、一切节省,归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰,决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
井眼安全--井壁稳定概要
1、战鼓一响,法律无声。——英国 2、任何法律的根本;不,不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律,也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正,其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等,但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
25、学习是劳动,是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢!

08井壁稳定性1_PPT课件

08井壁稳定性1_PPT课件

20
8.3 斜井的井壁稳定分析
思路:
应力状态 强度条件
建立计算方法模型
➢选取坐标系(1、2、3)分别与 主地应力σ 1, σ2, σ3方 向一致
➢建立直角坐标系(x、y、z)和柱 坐标(r、θ、z),其中oz轴对应 于井轴,ox和oy位于与井轴垂直 的平面之中
21
8.3 斜井的井壁稳定分析
建立转换关系
1.7
sita=15
sita=30
sita=45
1.15
1.5
sita=60
sita=75
sita=90
1.1
1.3
0
15
30
45
60
75
90
0
15
30
45
60
75
90
井斜角(度)
井斜角(度)
33
8.5 思考题
1. 简述井壁失稳的原因。 2. 简述井壁失稳的危害。 3. 写出库仑-摩尔强度准则的表达式,并简述各个参数
8.2直井的井壁稳定分析
图8-1 井壁围岩的应力分析
8
8.2直井的井壁稳定分析 依据线弹性、小变形应力叠加原理对井眼
受力进行分解
9
8.2直井的井壁稳定分析
由钻井液柱压力P引起的应力
R2 r r2 P
R2 r2 P
10
8.2直井的井壁稳定分析 钻井液渗流效应
(1 2) (r2 R2 )
这些因素是不可改变的,我们只能准确地认识确定它们。
(2)岩石的综合性质因素 岩石的强度和变形特征、孔隙度、含水量、粘土含量、组成
和压实情况等。
(3)钻井液因素 钻井液的综合性质、化学组成、连续相的性质、内部相的

岩石力学井眼周围地层应力状态与井壁稳定预测

岩石力学井眼周围地层应力状态与井壁稳定预测
岩石力学井眼周围地层应力状 态与井壁稳定预测
井眼周围地层应力状态
意义?
井壁稳定性分析及安全泥浆密度窗口 的确定基础
出砂预测研究的基础……源自眼周围地层应力状态假设条件:
地层均质各向同性
线形弹性,小变形 轴向——平面应力或平面应变
三维问题转化为二维问题
直井井眼周围地层应力状态
h
二维平面应变模型
传统模型
各向同性体 Darcy渗流 无 无 无
层理性泥页岩问题 各向异性体 各向异性渗流 有 沿层吸水 有
没有解析解,必须数值求解
计算结果之一:井 眼周围位移场分布
规律
计算模型:考虑 地层各向异性、 渗流等因素的综
合影响
层理性地层井壁破坏点分析
定义层理面破坏比
破坏比大于1,失稳
最大水平地应力南 北方向,破坏点最 大值不在最小地应 力方位,在应用井 壁崩落椭圆法确定 水平地应力方位时 应当引起注意
volume (after Gaarenstroom et al., 1993)
典型的水力压裂试验曲线
破裂漏失
井 出现剪切裂 口缝 压 力
停泵
裂缝重张
裂缝闭合
时间
利用水力压裂试验数据计算地应力:
地层破裂压力(Pf):地层破裂产生流体漏失时的井底压力
裂缝延伸压力(Pr):使一个已存在的裂缝延伸扩展时的井底压力
层理性泥页力学特点之二:渗透性
钻井液及其滤液沿层理面的渗流使泥页岩地层强度逐步降低是引起井下复 杂的主要原因之一(Mclellan,1996)
Borehole Stability in Fissile Shale in Northeastern British Columbia

岩石力学---第10章-地下硐室围岩应力计算及稳定性分析教案资料

岩石力学---第10章-地下硐室围岩应力计算及稳定性分析教案资料

p q a 2 qp a 4
2(1r2)2(13r4)co 2s
(8-1)
rq 2p(12a r2 23a r4 4)si2n
(1)当r→∞时,
r
pqqpc 22
o2s
pqqpco2s
22
r
q psin2
2
(8-2)
上式即为极坐标中的原岩应力。
rp 2 q (1 a r2 2) q 2 p (1 4 a r2 2 3 a r4 4)c2 os
式中:λ=q/p为侧压力系数。
由: p ( 1 ) 2 ( 1 ) c2 o s
可见,σθ 与λ和θ密切相关。 当θ=0,π时, p(3) 当θ= 3π/2 ,π/2时, p(31)
p q
由于岩体的抗拉强度很小,认为岩体不抗拉, 因此,坑道周边不能出现拉应力的条件为:
p(3)0 p(31-5) 最有利。
r 0
r
a2 p(1 r2 )
p(1
a2 r2
)
r 0
当r=a,坑道周边应力为:
r r 0
2p
(8-6)
当r→∞时,坑道原岩应力为:
r p p r 0
(8-7)
圆形坑道开挖应力扰动范围为坑道半径的3-5倍。
二、椭圆形坑道周边应力分布
二、应力重分布
在岩石力学中,将开挖后出现的应力变化称为应力重分布
围岩:洞室周围发生重新分布的岩体。 围岩中应力重新分布后形成的新的应力状态称为重分
布应力状态。
三、地下硐室围岩稳定性分析
地下硐室围岩稳定性分析主要涉及到以下岩石力学研究课题 1 重分布应力状态的分析与计算; 2 开挖后围岩的稳定状态判别; 3 地下洞室围岩压力分析与计算; 4 地下洞室的围岩抗力问题。 因此,地下洞室的稳定性分析,必须: 1 首先根据工程所在的天然应力状态来确定围岩中重分布应力 的大小和特点; 2 研究围岩应力与变形和强度的关系,进行稳定性评价; 3 确定围岩压力和围岩抗力的大小与分布情况,以作为地下洞 室设计和施工的依据。

井眼安全--井壁稳定

井眼安全--井壁稳定

(2)缩径现象 当发生缩径时,由于井径小于钻头直径,会 出项扭矩增大、上提遇卡,下放遇阻,严重 时发生卡钻。 缩径根据产生的原因,地层、地区采用适合 有针对性措施。 例如:划眼、增大滤失量、降低滤失量、提 高密度等。 (3)压裂现象 当钻井液液柱压力大于地层破裂压力,就会 压裂地层,产生井漏。井漏引起液柱压力降 低,易引起井涌及井塌等事故复杂。
(2)活度和半透膜对泥页岩水化的影响 石油勘探院、石油大学等单位通过研究也 得出钻井过程中,钻井液的滤液向页岩中扩 散的动力是钻井液与页岩间的水化学势之差。 影响它的主要因素是钻井液液柱压力与孔隙 压力之差及钻井液水活度与页岩水活度之比。 只有存在较高效率的半透膜时,钻井液与页 岩的水活度差才能在较长的时间内控制水的 迁移。
向钻井液中加入有机硅防塌剂,有机 硅在泥页岩表面迅速展开,形成薄膜。 在一定温度下,有机硅中的 -Si-OH 基易 和粘土表面的-Si-OH基缩合失水,形成Si-O-Si键,在粘土表面产生一种很强的 化学吸附作用,使粘土发生润湿反转, 从而使泥页岩的水化得到控制。
(5)沥青类防塌剂
国内外使用天然沥青和各种化学改性沥青产品稳 定井壁已有多年的历史。沥青粉的主要作用机理是 在钻遇页岩之前,往钻井液中加入该种物质,当钻 遇到页岩时,若沥青的软化点与地层温度相匹配, 在钻井液液柱压力与地层孔隙压力之间的压差作用 下,沥青产品会发生塑性流动,挤入页岩孔隙、裂 缝和层面,封堵地层层理与裂隙,提高对裂缝的粘 结力,在井壁处形成良好的内、外泥饼,外泥饼与 地层之间有一层致密的保护膜,使外泥饼难以冲刷 掉,阻止水进入地层,起到稳定井壁的作用。
•作用机理主要是“浊点效应”——温度在浊点以下时,该 产品溶于水,在浊点以上表现为“亲油疏水而又分散于 水”---。 •浊点在30-50℃之间,在钻井液中可始终保持“亲油疏水分 散于水”的状态,可吸附于钻屑及粘土颗粒表面,抑制其水 化分散与膨胀---; •同类产品对比,优势突出---。

6_井壁稳定

6_井壁稳定

井段 盆地 地区 层位
泥岩中粘土矿物相对含量,%
成岩 阶段 m
回收 率
I/S 76 73
I 7 20
K 13 4
C 4 3
间层比, S% 72 65
%
4.99 71
NmEs 大港 Es
659-2682 2747-2901
早 成 岩 晚 成 岩
Es
NmEs Es 高尚 堡 Es Es J J
2914-3877
泥岩中粘土矿物相对含量,%
回收 率
I/ S 0 8
I
K
C
间 层 比 , S%
%
N-E E E J 塔里 木 轮南 J J T
480-2590 3318-3518 3552-4142 4250-4400 4405-4586 4586-4647 4735-4991 晚成 岩 早成 岩
64 66 41 48 29 42 45
100
120
20
40
60
80
0
1760 2010 2171 2244 2665 2840 2891 2940 2990 3059 3118 3199 3263 3490 3553 3667 3784 4017 4152 4706
黄骅凹陷高尚堡地区井深与泥岩回收率、I/S等 关系曲线
I/S,% 井深,m 间层比,S% 回收率,%
• • • • • • •
二、地层组构特性、理化性能 和稳定井壁评价方法
(一)地层组构特性和理化性能分析方法 研究井壁失稳的原因及技术对策必须搞清井壁不 稳定地层的组构特性和理化性能,常用的分析 方法有以下几种: 1.肉眼观察 通过肉眼观察可以掌握地层的层理、裂隙和镜面 擦痕发育情况,地层倾角大小,地层软硬程度 及遇水后膨胀、分散和强度定性变化情况。
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