第1讲井壁稳定力学定义、现状及发展趋势-中原
第八章 井壁稳定
易于发生井壁失稳的地区
高构造应力地区，如逆掩断层、 高构造应力地区，如逆掩断层、山前构造带或 大倾角地层 异常高孔隙压力 水敏性地层 裂缝性地层 低强度地区
垂直于地层层理钻进井眼较稳定 对裂缝性地层， 对裂缝性地层，提高钻井液密度不一定有助于防止 坍塌 崩落后的井眼比圆形井眼更稳定 构造运动剧烈地区有可能通过优化井眼方位来改善 稳定性； 稳定性； 减少井眼裸露时间是有益的 强抑制、严封堵、 强抑制、严封堵、合理密度是防塌钻井液设计的方 向 冷却钻井液有助于防塌
井眼稳定分析所需资料
区域地质构造；岩性剖面 测井资料（井径、声波、密度、自然伽玛等） 录井资料 钻井设计任务书、井史及完井地质报告 岩心、岩性、岩相、岩石物性分析资料 地层漏失试验及事故记录 其他部门的研究结果（地质、开发部门） 钻井过程中的其他测试资料
分析步骤
判断井眼失稳性质（化学、力学、疏松岩层、 塑性岩层） 了解构造背景、准确判定地应力特征； 分析岩性剖面，收集岩心、测井资料； 应用分析软件进行分析 将分析结果与钻进实际进行对比，进行必要的 修正； 结合钻井液特性、井眼轨迹进行预测，并提出 维护井眼稳定的措施。
力学方面的研究: 力学方面的研究: 岩石力学研究主要包括原地应力状态的确定、 岩石力学研究主要包括原地应力状态的确定、岩 石力学性质的测定、井眼围岩应力分析， 石力学性质的测定、井眼围岩应力分析，最终确定保 持井眼稳定的合理泥浆密度。 持井眼稳定的合理泥浆密度。 化学和力学耦合研究 泥浆化学和岩石力学耦合起来研究， 泥浆化学和岩石力学耦合起来研究，尽可能多地 搜集井眼情况资料（ 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， 情况），尽可能准确地估计岩石的性能，确定起主要 ），尽可能准确地估计岩石的性能 作用的参数有哪些。 作用的参数有哪些。
第八章-井壁稳定
a r2 2P w 1 2 H h 1 a r2 2 1 2 H h 1 3 r a 4 4 c2 os
1 2 1 1 2 1a r2 2 f P wP p
z v 2 H h a r 2 c2 o s 1 2 1 1 2 f P w P p
打开井眼后，井内的岩石被取走，井壁岩石失去了原有的支持，取而代之的 是泥浆静液压力，在这种新条件下，井眼应力将产生重新分布，使井壁附近 产生很高的应力集中，如果岩石强度不够大，就会出现井壁不稳定现象。
井壁失稳问题的工程分类：
缩径(out of gauge holes )： 井眼压力较小，井壁岩石发生延性流动；
这些事故的发生会严重拖延了钻井周期，明显增加钻井成本， 并给后续工作带来不利影响。严重时可使部分井眼报废甚至使整个 井眼报废。
二、井壁不稳定的原因及其研究方法
1、井壁不稳定的原因 如果井眼内的泥浆密度过低，井壁应力将超过岩石的抗剪强度 (shear strength )而产生剪切破坏（shear failure,表现为井眼坍塌 扩径或屈服缩径），此时的临界井眼压力定义为坍塌压力(collapse pressure)； 如果泥浆密度过高，井壁上将产生拉伸应力，当拉伸应力 (tensile stress )大于岩石的抗拉强度(tensile strength )时，将 产生拉伸破坏（ tensile failure,表现为井漏），此时的临界井眼压 力定义为破裂压力(fracture pressure )。 因此，在工程实际中，可以通过调整泥浆密度，来改变井眼附近 的应力状态(stress state )，达到稳定井眼的目的。
对于直井、均匀水平原地应力、不考虑流体渗滤和孔隙压力的情 况，井壁围岩的应力状态：
[实用参考]钻井地质力学环境描述及井壁稳定技术
![[实用参考]钻井地质力学环境描述及井壁稳定技术](https://img.taocdn.com/s3/m/594a2d172f60ddccda38a055.png)
– 非线弹性模型
– 多孔弹性介质模型
p
Drained test Undrained test p
对于排水实验，静水应力与体积应变的关系如下：
p K fr v
对于非排水实验，静水应力与体积应变的关系为：
C p p p K fr v M
C pp 有效应力定义： p M
v=(m-p)/K
基本概念：
塑性变形
外力去除后，变形不能恢复
•屈服函数
F(,H)<0 弹性变形
F(,H)=0 塑性变形
•应变硬化
•扩容 随着塑性应变的增加，体积增大的现象。
• 典型岩石的变形特征和破坏特性
– 常温常压下岩石的力学性质 Miller将单轴压缩应力应变曲线分为六类： 弹性变形 弹-塑性变形 塑-弹性变形 塑-弹-塑性变形 塑-弹-塑性变形 弹-塑-蠕变
z zx zy
3 y yz yx
2 x xz xy 1 1 > 2 > 3
– 偏应力和八面体应力
应力可分解为偏应力和静水应力分量 平均应力（或静水应力） m= I1/3 偏应力 Sij=ij-ij m
• 静力平衡方程
z y x y
y
y y
dy
x yx zx X 0 x y z y xy zy Y 0 y x z z xz yz Z 0 z x y
• Mohr’s stress circle
1 1 1 2 1 2 cos 2 2 2 1 1 2 sin 2 2
二、钻井地质力学环境描述
（一）弹性力学基础
井壁稳定性 调研ppt课件
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
物理知识应用实践之钻井井壁稳定性的力学分析
其 中，ｐ 为上覆岩层竖直方 向的平均密度 ［ ｋ ｇ ／ ｍ ２ ］． ｇ 为重力加
速度 ［ ｍ ／ ｓ ］． Ｈ为井深 ［ ｍ］ 。该 微 元 在 水平 面 内 的受 力 如 图 ２
知识和经验 ， 通过运行各种钻井设备 ，实施相应 的技术工艺 ，用钻头 在地层中形成一个规则 的井眼的过程 ，它包含有一 系列的钻井措施 和
工艺。但 是 ，钻井工程是隐蔽性很强 的地下工程 ，施工 过程中所产生 的很多问题都是不可见 的。例如 ，井壁 的稳定性 问题就是限制钻井 速 度的重要瓶颈之一。井壁如何保持稳定 ，以往 总是从岩石的化学性 质
企 业 管 理
物理知识应用实践之钻井井壁稳定性的力学分析
陈 枫 （ 山东胜利职业学院
摘
山东
东营 ２ ５ ７ ０ ０ ０ ）
要 ：井壁稳定问题是 限制钻 井速度的重要瓶 颈之一 ，为 了给钻 井现场施 工提 供强有 力的理论 基础 ，通过物理方 法，利 用柱 面坐标 ，建
立了竖直 圆柱井筒围岩力学模型 ，得到 了简化条件 下的井下岩石受 力表达式 ，指 出由于井下围岩 压力 占主导 地位 ，对造成 井壁岩石 失效的判 断
确定地层原始地应力 ，然后计算出钻井过程 形成井眼后 ，周 围地层 岩
！ ！
： 一
（ ３ ）
石的应力分布公式 ，结合地层岩石 的强度性 质数据就可确定理 论上岩 石状态被破坏 的压力 ，从而确定保持井壁稳定所需 的外 力范围 （ 主要 是钻井液液柱压力 ，可计算 出钻 井液密度 ） ，当钻井过程 中井壁 四周 地层岩石所受应力超过了岩石的强度时 ， 表现 为井壁失稳 ；当岩石井 壁 四周地层所受应力小于岩石的强 度时， 表现为井壁稳定 。 国外 已有文献对从井壁围岩的力学特性出发 ，讨论井壁 稳定性的 论述很 多，主要有 四个模 型。１ ）基 于线弹性 理论 ，通 过库伦一摩尔
谈谈定向井井壁稳定问题
谈谈定向井井壁稳定问题从岩石力学、地球物理测井、工程录井、环空水力学和钻井液化学等方面分析定向井井壁稳定问题，以实现对钻井液性能、井身结构及其它工程参数的优化设计。
标签：定向井岩石应力；地层压力；地层破裂压力液柱压力数学模型引言导致井眼出现失稳问题的因素包括天然的原因和人为的原因。
在天然的原因方面包括：地质构造类型和原地应力，孔隙度渗透性及孔除中的流体压力等；在人为的原因方面包括：钻井液的性能，泥页岩化学作用的强弱，钻柱对井壁的摩擦和碰撞等。
导致井眼失稳的最根本因素就是在形成井眼的过程中，井眼四周的应力场、化学力出现了变化，导致井壁应力集中的问题，致使井内钻液的压强不可以和底层的地应力重新建立起平衡的关系。
如果井内的钻井液液柱比坍塌的压力还要低的时候，井壁的岩石就会被破坏，这时候的塑性岩石会对井中产生塑性的流动，最后出现缩径的问题，而脆性的岩石就可能会发生坍塌的问题，导致井径的增大，如果当钻井液的液柱压力要比破裂时压力还要高的情况下，井壁内四周的岩石就会被拉伸导致出现井漏的问题。
此外，钻井液的密度最好是让井内的液柱和地层孔隙的压力能够互相平衡。
一、井壁应力分布因为上覆岩层的压力不能很好的和井轴重合，原来的水平地应力也就不能和井轴正交，所以井眼四周的岩石在切向正应力与法相正应力的共同作用之下处在三维应力的情况之下。
不仅正压力作用在井轴垂直平面井壁四周的岩石，剪应力也作用在井轴垂直平面与岩石之上，它们都严重的影响着井壁岩石的形态，对井壁岩石有破坏作用。
二、井壁岩石破坏准则当前许多人为拉伸断裂的机制操纵着地层的压裂情况，也就是说，如果当一个有效的主应力的大小能够与岩石拉伸的强度值相同时就会发生底层破裂的情况。
三、岩石强度参数的确定为了能够对全井段进行连续预测，仅凭室内岩心试验是不够的。
而要充分利用相关的间接资料，其中最完整的莫过于测井资料。
因此，将测井资料的处理与岩心试验结合起来，确定所需要的地层参数。
井壁稳定性问题的研究与进展
井壁稳定性问题的研究与进展作者：姜春丽来源：《科学与财富》2016年第07期摘要：本文从三个方面分别阐述了国内外关于井壁稳定的研究与进展。
从二十世纪中叶开始关于井壁稳定机理的研究经历了试验摸索到定量描述的阶段。
与此同时井壁模拟实验装置也在各种研究的需求下诞生并一路发展。
先进的钻井液技术，新型处理剂钻井液体系的应用也大大提高了井壁稳定性能，减少了井下复杂情况的发生。
关键词：井壁稳定；泥页岩；钻井液石油钻井过程中所遇到的井壁失稳大致可分为破碎体失稳、塑性体失稳和泥页岩失稳，其中泥页岩失稳就占90%以上[1-2]。
在油气勘探开发前，地层泥页岩处于力学、物理、化学、流体力学的各种平衡状态，在油气勘探开发过程中，原有物理化学条件发生改变，各种平衡状态被破坏，系统逐渐向另一种平衡状态过渡，加之泥页岩本身的脆弱及其极强的物理化学敏感性，因而经常给油气勘探开发带来各种问题。
一、井壁稳定性机理研究进展井壁稳定性问题的研究，早在二十世纪中叶就己经开始[3]。
从研究思路来说，可以归结到以下三大类：井壁稳定的力学研究；泥页岩稳定的化学因素研究；泥页岩稳定的力学与化学耦合研究。
从国内外在这方面研究的发展过程来看，可以将泥页岩水化力学与化学耦合研究分为两个阶段：七十年代初到九十年代初的实验摸索阶段；九十年代以后的对化学影响定量描述的阶段。
1970年，M.E.chenevert[4]开始研究页岩吸水以后力学性质的变化；通过实验观察了页岩密度、屈服强度、吸水膨胀与吸水量之间的关系，并测量了页岩吸附水量与时间和距离的关系。
1989年，C.H.Yew和M.EChenevert在定量化研究中迈出了第一步[5]。
他们首先假设泥页岩为渗透各向同性的基础上，再结合质量守恒方程，得到柱坐标内的吸水量方程。
再将泥页岩的力学性质与其总含水量（总吸附水量）相关联，然后又将水化膨胀应变与总含水量W相关联，便可求得力学与化学耦合后的应力、应变及位移。
井壁稳定性解析课件
max
P 3 H
h
[ (1 2 ) 1
](P Pp )
min
P 3 h
H
[ (1 2 ) 1
](P Pp )
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
Pt
3 H
h
2C K K2 1
K2
1 P
Pf 3 h H P St
K ctg(45 )
2
注意各符号表示的物理意义。
定向井井周地层应力状态
3 z1
β
z
y
o
r
γ
θ
x
α
1
β
y1 α
2
x1
东营组地层斜井井壁稳定性分析
最大水平地应力方位： 井壁坍塌风险最高
坍塌压力随井 斜方位的变化
监测裂缝扩展和关井后的压 力，准确确定最小主应力
volume
(after Gaarenstroom et al., 1993)
典型的水力压裂试验曲线
破裂漏失 出现剪切 裂缝
停泵
裂缝重张
井口压力
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
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
[工学]第八章 直井井壁稳定性分析讲课用
![[工学]第八章 直井井壁稳定性分析讲课用](https://img.taocdn.com/s3/m/375c351087c24028905fc301.png)
第八章井壁稳定性研究第一章概论第二章井壁稳定性研究的基本原理第一章概论•井壁稳定研究的意义•井壁失稳的表现形式•影响井壁稳定的基本因素•井壁稳定的研究现状•井壁稳定研究的主要内容一、井壁稳定研究的意义1、提高钻井成功率2、确保井眼按设计要求，按时、保质地完成¾钻穿和钻达设计要求的所有目的层，钻达到设计井深和层位¾按时完成钻井完井任务¾井身质量好，满足各种测试要求¾钻井成本合理3、有助于取全、取准所要求的各种资料；4、减小和防止油层损害，以利于发现和评价油气层•基本概念¾原地应力¾有效应力•力学本构方程•井周应力分布•主应力•井壁稳定性判别模型•“安全”泥浆密度范围•井壁稳定性分析的参数获取•井壁稳定性分析软件介绍二、力学本构方程•力的平衡方程•几何方程•应力-应变关系三、井周应力分布•地层均质、各向同性和线－弹性；•当远场孔隙压力恒定。
•当r=r w 时，得到井壁应力：其中：r w ：井半径P wf ：泥浆柱压力r ：径向距离/)(2/0/242)(2/242)(2)(//=+−==−−−=−−−−+==∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞rw rz yZxZrw z rw r xyy x ZZ rw Z wf xyyxyxrw wfrw r Cos Sin Sin Cos P Sin Cos P τθτθτττθµτθσσµσσθτθσσσσσσθθθβσβσσβσβσβσασ2221222212)(Cos Sin Sin Sin Cos Cos H H yv H H x +=++=∞∞ασβσβσασ222212)(Cos Sin Cos Sin v H H zz++=∞)()()(12222112H H yZ v H H xzH H xyCos Sin Sin Sin Cos Sin Cos Cos Sin Cos σσββατσβσβσαατσσββατ−=−+=−=∞∞∞五、井壁稳定性判别模型•Mohr-coulomb准则•Druck-Prager准则•非线性Pariseau准则•Hoek－Brown准则由井壁3个主应力分量的有效应力表达式，可以得到以下3种可能的关系：（I ）e 3σ<e 1σ<e2σ（II)e 1σ<e 3σ<e 2σ（III) e 3σ<e 2σ<e1σ对应的Mohr -Coulomb 表达式：e 2σ=C 0+ e 3σtg φe 1σ=C 0+ e 3σtg φe 2σ=C 0+ e 1σtg φ六、钻井合理泥浆密度的确定1、裸眼井段的三个压力剖面——地层破裂压力P破——地层压力P地——地层坍塌压力P坍2、裸眼井段钻井的安全压力（泥浆密度）窗口：P泥——泥浆柱压力若：P泥＞P破则：井漏P泥＜P地则：井喷P泥＜P坍则：井塌安全压力（密度）窗口：ΔPP 破＞P 泥＞P 地(P 地＞P 坍)P 破＞P 泥＞P 坍(P 坍＞P 地)ΔP —安全压力窗口¾ΔP愈大,则钻井愈易¾ΔP愈小,则钻井愈难¾若ΔP =P破-P地（P地＞P坍）则较易¾若ΔP =P破-P坍（P坍＞P地）则较难¾PP坍由地层的原地应力、地层岩体的力学破、性质、强度、地层倾角、井斜、方位……因素所确定。
钻井井壁稳定系统
钻井井壁稳定系统随着石油工业的发展，钻井技术也得到了不断的进步和提高，井壁稳定系统成为了钻井技术领域的重要一环。
井壁稳定系统是指采用一定的工程设计和技术手段，使得井壁在钻井过程中能够保持稳定，不发生塌陷和失稳的一套完整的工程措施。
一、井壁稳定系统的重要性井壁稳定系统对于钻井工作的顺利进行和油气的探明具有十分重要的作用。
首先，钻井时井壁的稳定对井筒钻进的深度、直径和偏差等有很大的影响。
在井壁发生失稳统的情况下，会导致钻头卡钻、井壁塌陷、钻柱断裂等一系列的问题，从而使得钻井工作难以进行，严重影响钻井效率。
其次，井壁的稳定对于油气的勘探和开采也非常重要。
井孔的稳定能够防止油、气泄漏和被污染，能够保证井筒的完整性，并且提高采收率。
二、井壁稳定系统的设计要点井壁稳定系统的设计需要根据具体的地质条件、工程要求、钻井参数等因素进行综合考虑，下面介绍一些基本的设计要点：1.井眼直径和环空宽度的设定井眼直径和环空宽度的设定可以根据地质条件、钻头直径、钻速等来进行选择。
通常情况下，井眼直径应该比钻头直径至少大15%左右，环空宽度应该能够满足井涌等水力条件的要求，同时还需要考虑到井壁的稳定性等因素。
2.井筒钻进的方式井筒钻进的方式有很多种，如旋转钻进、旋转钻进加循环泥浆、非旋转钻进等，而不同的钻进方式也会对井壁稳定产生不同的影响。
3.井壁支撑材料的选用井壁支撑材料是井壁稳定系统中关键的一环，绳索、木条、钢条、橡胶等都可以作为井壁支撑材料，但需要根据地质条件、工程要求等因素进行合理选择。
三、井壁稳定系统的主要方法井壁稳定系统的主要方法包括冲洗法、封隔法、远离法和耐力法等。
1.冲洗法冲洗法是利用高速旋转的钻头对井壁进行冲洗、磨削，随着钻井往下进行，钻出的碎屑和泥浆会填充到井壁中，从而增加井壁的稳定性。
2.远离法远离法是指在井筒内采用护壁桶等工具来远离井壁，从而保持井壁的稳定。
3.封隔法封隔法是通过钻孔墙来防止井壁失稳，同时可以利用水胶、泡沫等材料进行固定。
钻井过程中井壁稳定分析与对策
钻井过程中井壁稳定分析与对策钻井过程中井壁稳定分析与对策当前，我国油田开发力度加大，逐步向深层、深海区块延伸，水平井、大位移井等特殊井身结构钻井应用增多，井壁坍塌等井下事故也相应增加，极易在钻井中出现井壁缩径、坍塌、地层压裂等情况，坍塌机理比较复杂，很难预防，影响钻井井下安全和钻井持续性。
因此，有必要对井壁稳定性进行分析，有针对性的提出提升井壁稳定性的对策措施。
1 钻井过程中井壁稳定性1.1钻井井壁稳定性较差和坍塌地层特征在钻井中，钻遇泥页岩、砂岩、砾岩、煤层、岩浆岩、灰岩等都可能发生井壁坍塌，但90%以上的坍塌发生在泥页岩地层，缩径一般在盐膏层、浅层泥岩和渗透性较高的砂岩发生。
坍塌可能在各种岩性和粘土矿物含量地层中发生，但坍塌严重地层大多具有以下特征：发育有层理清晰的裂缝或破碎性较强的岩性地层；泥页岩特别是孔隙压力异常地层；地应力较强、倾角大易发生井斜地层；厚度较大泥页岩地层；高含水砂岩、泥岩地层等。
1.2井壁稳定性影响因素井壁稳定性较差原因是钻井液和钻具在地层中作用，压力超过井壁岩层承受强度，以及钻井液与井壁地层岩石矿物发生物理化学作用，加大坍塌压力、降低破裂压力等引起井壁失稳。
一是力学因素。
地层钻开前岩层受上覆压力、水平地应力和孔隙压力作用，压力均衡，钻开后钻井液对井壁压力替代了钻开岩层对井壁岩层的支撑，破坏了压力平衡状态，使周围地应力需要重新分布，在地应力超过井壁周围岩层承受强度后会发生剪切破坏，脆性地层会发生井壁坍塌，塑性地层会发生塑性变形（缩径）。
钻井中井壁被剪切破坏临界井眼压力称为坍塌压力，该状态下钻井液密度为坍塌压力当量钻井液密度。
地应力因素上，井壁坍塌以最小地应力为方向，坍塌压力随地应力及地应力非均匀系数增大而增大。
地层强度因素，地层坍塌压力与井壁周边地层的强度系数和内摩擦角呈反比。
孔隙压力因素，地层坍塌和破裂压力与孔隙压力呈正比，但破裂压力增速比坍塌压力小，随着孔隙压力加大，钻井液密度安全范围逐步变小。
井壁稳定1
(2)泥岩中粘土矿物组分和含量对
岩石分散性的影响
• 泥岩在清水中分散起因于岩石中粘土矿 物水化膨胀，但砂岩、 物水化膨胀，但砂岩、泥岩分散性能强 弱取决于成岩作用. 弱取决于成岩作用. • 只有当该地区为连续沉积环境，泥岩中 只有当该地区为连续沉积环境， 成岩作用与粘土矿物种类和含量转化之 间存在规律性的联系时,则砂岩、 间存在规律性的联系时,则砂岩、泥岩中 粘土矿物种类的转化与其分散性能存在 规律性联系有关， 规律性联系有关，
渤海 湾
井段 盆地 地 区 层 位 m K K NJ3q J2q J2S J2S J2X J2X J1b 141141-1270 136013601681 770-2598 770273427342910 320032003985 409040904430 早成 岩 晚成 岩 早成 岩 晚成 岩A 1 晚成 岩A 2 晚成 岩B 成岩 阶段
(一)地层组构特性和理化性能 分析方法
13. 13.膨胀性试验 14.介电常数：泥页岩的介电常数主要取 介电常数： 介电常数 决于其中的水敏性粘土矿物的种类和含 量，其大小与岩石强度和有效应力大小 有关； 有关；因此测定地层的介电常数可以了 解地层的性质， 解地层的性质，预测井壁稳定性和岩石 强度。 强度。
(一)地层组构特性和理化性能 分析方法
4.薄片分析 薄片分析 薄片分析可测定碎屑、 薄片分析可测定碎屑、基岩及胶结物的组分 及分布，描述孔隙的性质和类型， 及分布，描述孔隙的性质和类型，测定粘土矿 物的分布及成因。 物的分布及成因。 5.密度 6.阳离子交换容量 7.可溶性盐的含量 8.吸附等温线试验 测定不同平衡条件下泥页岩的含水量， 测定不同平衡条件下泥页岩的含水量，用以估计 地层的膨胀程度、活度。 地层的膨胀程度、活度。
井壁稳定动力学分析研究
井壁稳定动力学分析研究摘要：钻井过程中起下钻、岩屑运移和钻柱运动等都会对井壁岩石产生动载荷作用，进一步影响井壁岩石的力学特性和井壁整体稳定性，减慢现场钻井进度甚至造成大量经济损失。
然而目前关于井壁动力学变化对井壁稳定性的影响机制和规律尚未形成系统的认识，因此继续对此进行系统性地调研，以了解国内外目前的研究进度，为后续研究奠定基础。
此调研针对井壁稳定动力学做出总结归纳，并提出目前研究中相关方面的欠缺，对后续研究有重要指导意义。
关键词：井壁稳定；动载荷；动力学一、研究背景未知的事情总是充满着不确定性，钻井就是这样一种存在不确定危险的工程，其中井壁失稳一直是钻井工程的经常遇到的复杂情况之一，在世界很多油田都普遍存在。
据保守估计，井壁失稳消耗的时间约占总钻井时间的5~6%，每年给石油工业界造成的损失约5~6亿美元[1]。
钻井过程中遇到井壁失稳问题，不仅会减慢钻井进度，使钻井工作不能安全快速地进行，而且会影响后续固井、完井、开发等工作，带来更多难题。
在井眼周围由于其外观形状的不同，会造成应力在井眼周围发生变化，出现应力集中的情况，会对井壁造成伤害，究其缘由主要是井眼内的液柱产生的压力与地下的应力产生了一种不平衡的现象，导致井壁会出现坍塌等复杂事故。
钻井工作者经过长期的现场经验与理论分析相结合，深入探讨研究了有关井壁发生井漏和坍塌等形式破坏的原因，将其分为两大类：人为因素和天然因素。
人为因素是指在钻井施工过程中由人来参与完成的阶段，比如：钻井液的选择、完井方式的选择、井眼轨迹的设计等等，天然因素是指地层的物理和化学性质参数，比如：地层岩性、异常高压等复杂情况的出现[2]。
其中，人为因素中起下钻具造成的井底压力波动钻柱与井壁之间的摩擦和碰撞等因素均会造成动载荷作用，在动载荷的周期性作用下井壁岩石的力学特性和井周应力状态将会发生变化，进一步影响井壁整体稳定性，对钻井工程造成进度及经济影响。
但是，目前关于井壁动力学变化对井壁稳定性的影响机制和规律尚未形成系统的认识。
中原老区井壁稳定技术应用
中原老区井壁稳定技术应用技术发展部秦献民作者简介：秦献民，男。
一九九四年毕业于中原石油学校钻井钻业。
二零零六获中国石油大学本科学位。
现为中原油田钻井二公司技术发展部钻井工艺室副主任。
工程师。
摘要：造成井壁失稳的原因是多方面的，主要可归结为力学因素，化学因素和工程技术因素。
本文由理论结合2010年所钻井分析入手，进行了井壁稳定技术的研究。
根据施工中遇到的问题，采取的措施，提出了关于油田老区井壁稳定技术的一些想法，利于提高油田老区钻井的速度和质量。
关键词：中原油田老区井壁稳定力学因素和化学因素抑制性钻井过程中所钻遇的地层大部分由泥页岩构成，由于力学和化学等方面因素影响，井壁会发生不同程度的失稳现象，有的井眼失稳问题非常严重。
这给钻井、固井等作业带来严重后果。
因此，人们总是十分注意井眼失稳问题，采取各种防范措施来避免井眼失稳的发生，以提高钻井的速度和质量。
井眼失稳的原因主要可归结为力学因素，化学因素和工程技术因素。
井壁不稳定的实质是力学不稳定。
力学因素引起井眼失稳的主要原因有负压差钻井和坍塌层压力异常。
化学因素所引起的井眼失稳主要原因则是地层中粘土矿物的吸水膨胀与分散。
坍塌层中的粘土矿物大多数由蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石、伊蒙混层、绿蒙混层构成，遇水后便会发生水化膨胀，其膨胀率可在极短时间内达到很大，从而引起井眼失稳。
另外，钻井工程因素和钻井液处理方法也会造成井眼失稳。
老区是近年来中原油田重点勘探的区块。
钻井过程中井塌时有发生，严重影响了该地区勘探开发的速度和质量。
为了解决井壁不稳定问题，还要求我工程技术人员做出许多研究工作，以解决井壁失稳问题。
一、施工中遇到的问题中原油田东濮凹陷作为一个中新界陆相沉积的盆地，既有湖泊相沉积，也有河流相沉积，地层复杂。
其主要垮塌井段如下：沙一上主要为灰、深灰色泥岩夹生物灰岩、泥灰岩、白云质泥岩、粉砂岩，易垮塌，井径极不规则。
沙二上主要为紫红色、灰色泥岩与灰白色粉砂岩、细砂岩呈不等厚互层。
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：
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
钻井地质力学环境描述及井壁稳定技术
• Griffith 断裂准则
1 3
裂纹尖端周向应力：
b2m m 2y2 xy
d b 0 d
d 0 d
Griffith断裂准则
1 3 2 8 t1 3 0 (1 33 0 ) 3 t 1 3 3 0
小结： 1。强度是描述工程结构是否失稳的参数。 2。根据分析目的不同应选用不同的破坏准则。 如：破裂压力分析、水力压裂裂缝传播、井壁稳 定等。 3。一般岩石的弹性屈服点不同于破坏点。
（2）与页岩相关的工程问题
膨胀特性、内在缺陷和邻近油藏是页岩产生问题的主 要因素。
z
1 E
z
x y
xy
1 G
xy
yz
1 G
yz
zx
1 G
zx
– 非线弹性模型
– 多孔弹性介质模型
p Drained test
Undrained test
p
对于排水实验，静水应力与体积应变的关系如下：
p Kfrv
对于非排水实验，静水应力与体积应变的关系为：
p
C Mpp
Kfrv
不考虑应力历史的作用或结构的变化。
v gz
h
1
z
一般地层=0.25，水平地应力比上覆岩层压力为1/3； 盐膏层=0.5，水平地应力等于上覆岩层压力
上覆岩层压力随井深的变化
上覆岩层压力v（Mpa)
40
80
0
1000 井深/m
2000
3000
v=0.027h
• 构造应力 现今构造应力，如板块运动、断层活动； 现今岩石力学性质； 沉积历史 温度和孔隙压力
f= 0+fn
n f
0为内聚力；f内摩擦系数。
深部钻探井壁稳定性的力学数值分析1
本课题致力于提高计算精度，将积分点 增至100和121。
主要研究内容
程序流程
Initial state σk，εk
Actual strain increment Δεk+1
Trial macroscopic state of stress
k1 Trial k Ee k1 p k1
地层坍塌应力、破裂应力
孔隙压力
合理泥浆密度的上、下限
纯岩石力学研究井壁稳 定与力学、物理化学研 究井壁稳定二者尽管遵 循相同的力学分析过程， 但其应力本构关系、岩 石强度在物理意义上有 本质区别——将由于泥 浆与岩石的化学、物理 化学作用而有重大改变， 使井壁的稳定性与地层 钻开的时间密切相关。
井壁稳定分析方法
Loop over sampling planes Do (p=1 to np)
Stress transformation onto planes
σk1 i
Trial
σ τ
Trial n Trial
σ k 1 n
σ k 1
N Trial S Trial
No Evaluate yield condition fi>0?
Wellbore stability: Mechanical model
Temperature Effects on stability
Thermal effect on stress
T
ET (T Tf 1
)
E=Young’s Modulus
αT=thermal expansion coeff. T=mud temperature
井壁稳定分析方法
7_井壁稳定
第一亚类：易膨胀强分散泥岩
地层特点: 此类泥岩以蒙皂石或伊蒙无序间层为主， 其相对含量为30～95%； 易膨胀，膨胀率20～30%； 分散性能与地质年代和井深有关，对于东 部第三系地层，通常井深小于2600m的泥 岩，属于强分散，回收率小于10%； 阳离子交换容量中至高，一般12～ 22mmol/100g土。
第二亚类：不易膨胀强分散的砂岩与 泥岩互层
(3)井壁不稳定原因： 此类地层以砂岩、粉砂岩为主，易分散， 渗透性好，极易形成虚厚泥饼，摩擦系 数高，故易发生粘卡事故； 个别层段机械钻速过高，造成环空钻屑 浓度过高；、 环空返速低，井眼净化不好。
第二亚类：不易膨胀强分散的砂岩与 泥岩互层
(二)井壁不稳定地层分类
建立以地层潜在井壁不稳定因素和 地层特性等为主要依据的井壁不稳定地 层分类方法，对各种岩性井壁不稳定地 层进行分类，并对各类地层提出针对性 强、实用性好的稳定井壁技术对策。
1.建立井壁不稳定地层分类的目 的
为了获取在钻井工程中稳定井壁的主动 权 提高探井钻井速度和成功率 为各油气田进行区块钻井液标准设计 和新区探井钻井液设计提供依据 降低探井处理井下复杂情况的时间 降低钻井成本
(3)井壁不稳定发生原因：
(3)井壁不稳定发生原因：
组成泥页岩的不同粘土矿物水化时所产生的膨胀 量与膨胀压力不相同，在地层内部形成内应力， 加剧泥页岩破裂； 泥页岩中的层理与裂隙(钻井液滤液侵入的通道) 是发生井塌的祸根，井塌的严重程度取决于泥岩 层理、裂隙发育程度； 环空钻井液返速过高，形成紊流冲刷井壁； 不合理钻井工程措施，如起下钻过快形成过高的 抽吸压力，环空返速过高，冲刷井壁等。
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---。
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井壁稳定力学机理发展趋势
复杂岩性地层井壁失稳仍然是制约井壁稳定技术发展的关键难 题，也是井壁稳定技术攻关的长期方向。
敏感性页岩地层
裂缝性地层 流变地层（软泥岩、膏盐岩） 为提高油气采收率和钻速为目的的特殊工艺井、 新技术带来的井壁稳定力学机理的研究
井壁稳定力学机理发展趋势
钻井 过程 中实 时预 测
中国石油大学（北京）岩石力学实验室介绍
人员组成：
陈 勉 教授，方向负责人、石油工程学院院长，国务院学位委员 会石油及天然气学科召集人
金 衍 教授，教育部新世纪人才 陈康平 教授，美国总统基金获得者 张广清 教授，拔尖人才 侯冰 讲师 卢运虎 讲师 实验技术人员2人 在校博士研究生13人，硕士研究生34人
钻井液类型 钻井液密度 钻井液流变性和水力参数 钻井实践
地层的失稳机理及控制方法
裂缝性 地层
Germanovich 观点
李鹭光观点
预先存在的裂缝在应力集中作用下开始 发育，及井眼边界的相互作用使裂缝不 稳定发展，边界发生移动，使下一条裂 缝扩展。上述过程不断重复直至井眼边 界的改变足以制止这种不稳定状态，达 到破坏的最终程度
第1讲 井壁稳定力学的定义、现状 及发展趋势
陈勉
中国石油大学（北京）石油工程学院
陈勉
中国石油大学（北京）石油工程学院 院长 国务院学位委员会石油工程学科评议组 召集人 全国博士后管理委员会专家组 成员 全国工程硕士指导委员会石油工程领域 组长
汇报提纲
一、井壁稳定力学的定义 二、井壁稳定力学研究现状及手段 三、井壁稳定力学研究的发展趋势
井壁稳定技术经历了从经验走向理论然后指 导现场的螺旋式、阶段化发展的进程！
井壁稳定研究面临的难题
塔河油田巴楚组、 桑塔木组和奥陶系
塔里木油田上第三系破碎 性泥页岩地层、下第三系 盐膏层、株罗系、三叠系、 二叠系、石炭系
中原油田盐层缩径
川西硬脆性泥页岩地层
川东碳酸盐岩地层
松辽盆地的嫩江组、 青山口组、泉口组
岩石的成因
微观结构
有层理等 具有不同胶结物 颗粒大小不同有优势指向
强度各向 异性地层
构造应力历史：在变形过程中产生了裂缝、节理
宏观结构： 视为横观各向同性
重点考察弱面的影响
井壁稳定研究方法
弹塑性力学理论方法
研究方法
井壁稳定统计方法 井壁失稳引起的钻井作业失败风险评估
汇报提纲
一、井壁稳定力学的定义 二、井壁稳定力学研究现状及手段 三、井壁稳定力学研究的发展趋势
实验室实验能力
MTS-816岩石力学三轴试验机 美国高温高压岩石多功能流变仪
X-射线衍射仪
声发射测试系统
岩心渗透率测试仪
美国高温高压线性膨胀仪
实验室实验能力
井筒变形大型物理模拟实验装置
防砂管柱实验装置
承压堵漏实验评价装置
水力压裂大型物理模拟实验装置
弯曲井眼套管强度测试实验装置
实验室研究方向
深部地层工程地质特征研究； 深层地应力测量技术； 深部地层环境下的岩石力学性质； 岩石应力、渗透性的声学响应特性及岩石物理力学性质的地球物理解释； 构造应力场的数值模拟及其在油气勘探及开发中的应用； 深层岩石中天然裂缝的形态、分布和预测理论； 固液耦合理论及在油藏工程中的应用； 井壁围岩稳定性研究； 岩石破碎机理研究； 人工裂缝的起裂、延伸及水力压裂工程设计； 弱固结地层的固相产出问题； 地层错动、蠕变及套管损坏问题； 数值方法在石油工程岩石力学中的应用研究； 石油工程岩石力学的物理模拟技术研究。
地层的失稳机理及控制方法
敏感性页岩地层
地层分类
裂缝性地层 流变地层（软泥岩、膏盐岩）
强度各向异性地层
地层的失稳机理及控制方法
敏感性 页岩地 层
失稳机理 控制方法
应力重新分布：引发井壁失稳 层理面弱面：引发井壁剪切或拉伸破坏 低渗透性：导致有效应力降低引发失稳 预先存在的裂缝：钻液渗入引发块状崩塌
油气钻井中需要钻穿不同性质的地层，井壁稳定 技术主要是分析地层性质，澄清钻井复杂机理， 解决钻井复杂问题，提高钻井效率。
储层 隔层 储层
油气钻井中钻遇的复杂地层
裂缝、孔洞发育的碳酸盐岩 （钻井复杂：严重漏失）
遇水分散的层理性泥页岩 （钻井复杂：井壁坍塌）
油气钻井中钻遇的复杂地层
强度较低的疏松砂岩
力学不稳定——根本原因
地层倾角的大小
岩体破碎程度
关键因素
外来流体侵入的程度
地层的失稳机理及控制方法
流变地层 (软泥岩、 膏岩盐)
力学角度： 软泥岩、膏盐岩具有较强的流动性，高温下
流动性加，当钻开地层后，原应力场的改变
使地层向着井眼方向流动，造成缩径。
物理学角度: 盐的溶解则导致井壁坍塌，造成卡钻
地层的失稳机理及控制方法
井壁稳定力学机理发展趋势
p 井壁稳定要做到“先知先觉”，避免钻井过程中的“遭遇战”， 降低钻井风险，缩短钻井周期。
p 确保以提高机械钻速、提高采收率为目的的新技术、新工艺的 顺利实施。
p 建立井壁稳定信息数据综合管理及实时应用的井壁稳定远程快 速决策系统。也是二十一世纪钻井工程技术发展的主要内容。
4. Ozkaya（美国）
COMPUTERS & GEOSCIENCES, 29 (2): 143-153 MAR 2003
5. Roegiers（美国）
Oklahoma research report 2005-R05
6G.ROUDN.DPWeAtTEeRr,（42荷(4兰): ）509-515 JUL-AUG 2004
研究井壁失稳的角度
研究井壁失稳的角度
井壁稳定的研究现状
井壁稳定力化耦合 化学影响定量描述
实验摸索阶段 （M.E.Chenevert） 井壁稳定化学研究 Gray、Darley、Chenevert 井壁稳定力学机理 （H.M.Westergard）
•1940 •1950 •1960 •1970 •1980 •1990 •2000 •2010
人为因素
地质构造类型和原地应力 地层的岩性和产状 含粘土矿物的类型 弱面的存在和及其倾角 层面的胶结情况 裂隙节理的发育 孔隙度渗透率及空隙中流体压力等
钻井液的性能（失水、粘度、密度） 钻井液和泥页岩化学作用的强弱（水化膨胀） 井眼周围钻井液侵入带的深度和范围 井眼裸露的时间 钻井液的环空反速对井壁的冲刷作用 循环波动压力和起下钻的激动压力 钻井柱眼对轨井迹壁的摩擦和碰撞
当漏、喷、塌、…位于同一裸眼井段(同层)，则引发出多种复杂问 题:主要归纳为窄或负安全密度窗口的安全钻井复杂问题，成为目前钻 井工程亟待解决的重大技术难题，而喷和漏构成的窄或负安全密度窗口 的安全钻井问题则更为复杂、困难和危险,是我们当前重点攻关解决的 重大难题。
井壁失稳的原因
天然因素 井 壁 失 稳
汇报提纲
一、井壁稳定力学的定义 二、井壁稳定力学研究现状及手段 三、井壁稳定力学研究的发展趋势
井壁稳定研究面临的难题
在石油是 世界范围内普遍存在的问题。
哈利伯顿公司最新统计：全球每年花费在井壁稳定上的开 支不低于80亿美元。
保持井壁稳定一直是钻井技术中一份额十分重要的课题， 在我国表现十分普遍，在油气勘探开发中有着重要的作用。
“大幅度提高油气产量的非平面压裂技术及工业化应用” 2009年 北京市技进步一等奖，第二单位、第2、3完成人
“高应力强水敏深层钻井围岩稳定技术及工业化应用” 2008年 中国岩石力学及工程学会特等奖，第一单位、第1、3、5完成人
“非平面水力裂缝设计方法及控制压裂提高油气产量技术” 2007年 教育部科技进步一等奖，第一单位、第1、3、5完成人
APOGCE，30 Oct.07,Jakarta,Indonesia
实验室实验能力
常规岩石力学参数测试 地应力测试 井壁稳定模拟 水力压裂模拟 出砂模拟及防砂评价 岩石可钻性评价 套管损坏物理模拟及腐蚀评价
国家重点实验室的组成部分 211井壁稳定实验室 中石油钻井重点实验室井壁 稳定研究室 中石油储层改造重点实验室 压裂物理模拟研究室 教育部重点实验室的组成 中国岩石力学及工程学会深 层岩石力学专业委员会
利用随钻测量工具来 获得井壁的实时信息 结合测井资料来分析 井壁的力学稳定性
优点：可以直接获得地下资料， 精度较高
缺点：设备成本高，井径不规则 时影响精度
利用对岩屑的测量获 得拟声波测井结果和 岩石强度参数来分析 井壁的力学稳定性
优点：操作简单，成本低廉
缺点：钻屑采集困难(非胶结地 层、钻井液漏失等)，大孔隙钻 屑颗粒加工困难等问题
“深部储层应力及裂缝扩展的动态耦合理论及应用研究”
近五年标志性成果
2.国家发明专利
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
项目名称 利用地震层速度钻前预测坍塌压力及破裂压力方法 利用地震记录预测井眼待钻井段坍塌压力和破裂压力的方法 一种随钻预测钻头底下地层孔隙压力的方法 一种随钻预测钻头底下地层坍塌压力和破裂压力的方法 一种评价筛管筛网挡砂性能的装置 一种评测防砂筛管的防砂性能的装置、系统及方法 大尺寸真三轴钻井堵漏评价装置 应力敏感性地层钻井堵漏模拟评价装置 一种利用测井资料检测高压盐水层孔隙压力的方法 高压盐水层区域分布的识别方法 一种利用测井资料预测碳酸盐岩地层孔隙压力的方法 一种可视化实时监测水力裂缝扩展的方法 一种计算岩石II型断裂韧性的方法 一种盐下水平井造斜段钻井液密度确定方法
近五年标志性成果
1.国家奖及省部级奖
2011年中国石油及化学工业学会科技进步二等奖，第一单位 “定向井井壁失稳控制技术及应用” 2010年 中石油集团科技进步二等奖，第二单位、第3、6、9完成人 “库车前缘隆起带盐下水平井钻井技术研究及实践” 2009年 国家科技进步二等奖，第一单位、第1、4、7完成人