国家自然科学基金(51325402)
- 作品数：7 被引量：69H指数：4
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- 相关机构：中国石油大学（北京）中国石油大学(北京)中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司更多>>
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- 相关领域：石油与天然气工程建筑科学更多>>
- 非均匀应力场中井筒卸载过程井壁围岩孔隙弹性动力响应机制被引量：3
- 2018年
- 传统井壁稳定理论没有考虑流体和固体的惯性作用,无法解释井筒受力变化下井壁失稳的本质。为了分析井筒卸载过程中井周应力场瞬态演化过程,揭示井壁围岩孔隙弹性动力响应机制,基于Biot饱和多孔介质弹性动力学理论,综合考虑孔隙流体、固体颗粒的压缩性及惯性、黏滞耦合作用,建立多孔弹性地层非均匀地应力场中表征井筒卸载过程井壁围岩动力响应的数学模型,通过对模型进行分解,采用Laplace变换和位移变换法,得到非轴对称井周应力解析解,分析井筒卸载过程井周应力场瞬时波动现象。研究表明:固体和流体的惯性作用导致井筒卸载早期井周孔隙压力与应力场产生波动,该现象传统理论无法揭示;井筒卸载过程中卸载速率越大,孔隙压力与应力的波动峰值越大;卸载后的井底压力越高,径向应力波动峰值越大,环向应力波动峰值越小。建立的模型为动载条件下井壁稳定力学分析提供了理论基础,并对认识钻井过程井下复杂事故具有重要工程意义。
- 夏阳文豪金衍陈勉卢运虎
- 关键词：岩石力学饱和多孔介质非均匀地应力动力响应井壁稳定
- 高温高压气井预应力固井技术研究及现场实验评价被引量：5
- 2018年
- 随着石油天然气资源开采规模的增加,油气资源开采难度越来越大,深井、超深井、复杂井、高难度井数量不断增加,固井难度也不断增加,固井质量和井筒完整性面临严峻考验。预应力固井技术作为一项与材料力学相结合的前沿技术,通过先期采用不同的方法对套管周向施加一定的预应力,保证套管刚性的条件下发生弹性变形,外作用力消失后可有效降低水泥环与套管之间微环隙的产生。本文开展了预应力固井技术的研究和现场应用试验,形成了一套适合高压气井的预应力固井工艺技术,总结出预应力固井技术现场施工方案、技术措施,形成了一套预应力固井技术和配套的地面施工工艺措施,用以提高固井第一界面的胶结质量,减少气窜的可能性。
- 杜金龙金衍李坤朝王世永
- 关键词：预应力固井水泥有限元天然气井
- M区块碳酸盐岩地层压力预测方法探讨被引量：3
- 2014年
- 地层压力是钻井工程设计与施工的关键数据。碳酸盐岩地层压力形成机制不明确,没有考虑地层压力与体积弹性模量间的响应特征,导致目前根据欠压实理论和有效应力定律建立的预测模型不适用于预测碳酸盐岩地层压力。根据M地区碳酸盐岩所处的地质特征、地层类型、地层压力分布规律以及测井曲线等现场资料,分析了碳酸盐岩地层异常高压的特点;根据孔隙弹性理论,建立碳酸盐岩地层压力的预测模型,解释了裂缝型碳酸盐岩地层易产生异常高压的原因。研究结果表明,碳酸盐岩地层压力的大小取决于岩石体积弹性模量和地应力。该模型在M区块多口井进行了应用,预测精度达到90%以上,验证了该方法的可行性。
- 余夫金衍陈勉杨顺辉
- 关键词：碳酸盐岩地层压力体积弹性模量
- 加载方式对水泥石气密封性影响研究被引量：1
- 2018年
- 页岩气井水泥环的气密封性能至关重要,而水泥环在页岩气井生产过程中所受的载荷复杂,其气密封性必然会受到影响,进而会影响整个井筒的完整性。因此,为了了解水泥环在不同载荷条件下的密封失效形式和各因素的影响规律,在对水泥石进行三轴循环加载试验的基础上,对其渗透率和声发射特性进行监测,研究了水泥石气密封性在不同加载方式下的变化。结果表明:水泥石在加载过程中,有扩容损伤的特性,且渗透率会随着扩容点的出现而迅速升高;循环加卸载峰值高于扩容点应力时,循环加卸载对水泥石的损伤严重,渗透率升高较快,气密封性失效风险明显增大。研究表明,添加增韧材料可以提高水泥石的抗损伤能力,从而提高水泥环的气密封性。
- 杜金龙金衍陈勉卢运虎李坤朝王世永
- 关键词：固井水泥环循环加载
- 裂缝性层状富有机质页岩储层大位移井井壁稳定研究被引量：7
- 2015年
- 中国南方上扬子地台四川盆地下古生界发育多套海相富有机质页岩。其埋藏深、构造复杂,大位移水平井的井壁失稳问题突出。基于露头、岩心等资料,以宏观形貌、微观结构和岩石力学为重点,对富有机质页岩的各向异性特征进行表征,指出基质页岩是典型的横观各向同性介质,平行和贯穿基质页岩层理的成岩缝和构造缝等弱结构面使页岩地层具有显著的强度各向异性。在考虑地应力、孔隙弹性和地层弹性各向异性对井周应力影响的基础上,通过坐标转换分别得到了应力在斜井井筒和弱面上的分布公式,并根据页岩发生本体破坏和发生多弱面-油基钻井液耦合破坏的不同机制,建立了油基钻井液条件下考虑地层各向异性的大位移井井壁稳定模型。研究结果表明,工程地质因素诸如地层弹性和强度各向异性、地层产状以及地应力各向异性将对井筒稳定性产生规律性影响。实例预测结果与现场情况较为一致,验证了新模型的精度和适用性。
- 梁川陈勉赵飞金衍
- 关键词：强度各向异性井壁稳定油基钻井液
- 硬脆性泥页岩斜井段井壁稳定力化耦合研究被引量：47
- 2014年
- 建立了考虑结构特点和弱面水化的硬脆性泥页岩斜井段井壁稳定力化耦合模型,利用模型分析了坍塌压力分布的影响因素,并进行了现场实例分析。基于硬脆性泥页岩理化性能特点,根据钻井液活度-岩石膨胀率、岩石活度-吸水量等关系,给出了钻井液活度窗口,进而确定岩石临界膨胀率及合理吸水量,并给出了坍塌压力的计算方法。分析发现:弱面倾角固定时,随着弱面倾向的变化,坍塌压力呈四分之一对称分布,且不存在坍塌压力单调递增或单调递减的井斜方位,危险区域和安全区域交替出现;与弱面黏聚力相比,弱面内摩擦角的水化程度对坍塌压力分布的影响更大。现场实例分析结果表明:利用提出的力化耦合模型可以准确地预测坍塌压力分布,只要将钻井液活度控制在活度窗口内,就能保证井壁稳定并降低钻井液密度。
- 温航陈勉金衍王凯夏阳董京楠牛成成
- 关键词：硬脆性泥页岩井壁稳定大斜度井
- 山前钻井液安全密度窗口的分层地质力学预测方法被引量：4
- 2014年
- 山前地区受到多期构造运动的影响,高陡构造和复杂岩性发育,井壁失稳导致的事故复杂将严重制约钻井安全和效率,并影响固井质量。基于线弹性的常规计算模型并不适用山前地层,计算得到的钻井液安全密度窗口与现场情况存在偏差。以库车坳陷山前带的迪那2气田为例,通过对区域地质特征和现场测、录、试井数据的关联分析,发现山前钻井事故复杂具有分层规律性。针对山前钻井特点,考虑地层温度、渗流和水化效应的叠加影响,建立适合山前直井的井周应力状态方程。在研究山前井壁失稳和破裂机理的基础上,提出山前钻井液安全密度窗口的分层地质力学预测模型。现场计算实例验证了模型的精度和适用性,该模型对山前地区后续安全高效钻井施工具有重要的指导意义。
- 梁川陈勉金衍王菁杨帅
- 关键词：井壁稳定
