水基欠平衡钻井滤液侵入地层机理研究

发布时间：2017-11-01 02:32

  本文关键词：水基欠平衡钻井滤液侵入地层机理研究

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【摘要】：在欠平衡钻井条件下,当欠压值较小时,液相仍可能在毛管力和化学势能等作用下,克服欠压值的阻力作用,而侵入到地层当中。对于泥页岩地层,液相的侵入会大幅降低其岩石强度,进而引发井壁失稳等一系列的井下复杂情况。对于储层,液相的侵入会引起水锁效应,造成储层伤害,不能实现真正意义上的欠平衡。因此,开展欠平衡钻井条件下的液相侵入地层机理研究意义重大,不仅能够为泥页岩地层的欠平衡钻井井壁稳定分析提供基础参数,还能够为真正意义上的储层欠平衡钻井提供理论依据。本文在系统分析欠平衡钻井条件下,钻井液侵入地层作用力的基础上,以流体力学等理论为手段,分别建立起适用于泥页岩和砂岩储层的欠平衡钻井钻井液侵入模型,在泥页岩地层仅考虑单相水流动；在砂岩储层中考虑油水两相流动。研究得到的主要成果有：①在欠平衡钻井条件下,钻井液侵入地层的主要动力为毛管力和化学势差,侵入地层的阻力为欠压差；②建立考虑单相水流动的泥页岩地层欠平衡(或过平衡)钻井钻井液侵入模型,并利用该模型分析了大牛地气田泥页岩层段的井壁稳定,结果表明：井壁附近的水侵量随时间的增大而增加；泥页岩强度随含水量的增大而降低,其水化后更易导致井壁失稳,井壁失稳后再提高钻井液密度也不能有效防止井壁的二次失稳；③砂岩储层欠平衡钻井钻井液侵入模型分析表明；在毛管力作用下,钻井液水相侵入量和侵入深度随钻井时间的增加而增加,随欠压值、地层原始含水饱和度的减小而增大。考虑化学势不利于井壁稳定的情况下,在毛管力与化学势共同作用时,钻井液水相侵入量和侵入深度增大：当毛管力相同,钻井液水相侵入量和侵入深度随化学势的增大而增加。
【关键词】：欠平衡钻井 水侵规律 毛管力 化学势
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE254
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-16
• 1.1 研究目的及意义7
• 1.2 国内外研究现状7-14
• 1.2.1 泥页岩井壁稳定的研究现状7-11
• 1.2.2 钻井液侵入地层研究现状11-14
• 1.3 主要研究内容及思路14-16
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 研究思路14-16
• 第2章 泥页岩水化作用16-24
• 2.1 泥页岩组成及结构16-18
• 2.2 粘土矿物18-21
• 2.3 粘土水化造成井壁失稳21-23
• 2.3.1 粘土水化21-22
• 2.3.2 粘土水化造成井壁失稳22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 欠平衡钻井水侵作用力24-38
• 3.1 毛管力作用24-29
• 3.1.1 毛管力24-26
• 3.1.2 毛管压力与含水饱和度之间的关系26-28
• 3.1.3 毛管力作用下的水侵过程28-29
• 3.2 化学势差29-35
• 3.2.1 半透膜29-30
• 3.2.2 半透膜的基本特性30-33
• 3.2.3 化学势差作用下的水侵过程33-35
• 3.3 压差作用下的水侵过程35-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第4章 泥页岩地层欠平衡钻井水侵规律研究38-49
• 4.1 泥页岩地层欠平衡钻井水侵模型38-40
• 4.2 泥页岩地层水侵模型应用40-48
• 4.2.1 岩石力学参数与吸水量的关系41-44
• 4.2.2 泥页岩地层井壁稳定性分析结果44-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第5章 砂岩储层欠平衡钻井水侵规律研究49-68
• 5.1 毛管力作用下欠平衡钻井水侵规律研究49-60
• 5.1.1 数学模型的建立49-51
• 5.1.2 模型求解51-54
• 5.1.3 毛管力作用下欠平衡钻井水侵影响因素分析54-60
• 5.2 毛管力与化学势差作用下欠平衡钻井水侵规律研究60-66
• 5.2.1 数学模型的建立60-61
• 5.2.2 模型求解61-62
• 5.2.3 毛管力与化学势差作用下欠平衡钻井水侵影响因素分析62-66
• 5.3 本章小结66-68
• 第6章 结论与建议68-69
• 6.1 结论68
• 6.2 建议68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-75

【参考文献】

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本文编号：1124891