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高应力破碎性地层井壁稳定预测模型

王伟吉 张杜杰

王伟吉,张杜杰. 高应力破碎性地层井壁稳定预测模型[J]. 钻井液与完井液,2026,43(2):152-160 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.002
引用本文: 王伟吉,张杜杰. 高应力破碎性地层井壁稳定预测模型[J]. 钻井液与完井液,2026,43(2):152-160 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.002
WANG Weiji, ZHANG Dujie.A model for predicting borehole wall stability in high stress fractured formations[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(2):152-160 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.002
Citation: WANG Weiji, ZHANG Dujie.A model for predicting borehole wall stability in high stress fractured formations[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(2):152-160 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.002

高应力破碎性地层井壁稳定预测模型

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.002
基金项目: 国家自然科学基金企业创新发展联合基金集成项目“三大盆地深层—超深层海相油气高效勘探开发基础研究”(U24B6001)。
详细信息
    作者简介:

    王伟吉,副研究员,博士,毕业于中国石油大学(华东)油气井工程专业,现在从事钻井液技术研究工作。E-mail:wangwj.sripe@sinopec.com

    通讯作者:

    张杜杰,副研究员,博士(后),毕业于西南石油大学油气田开发专业,现在从事深井超深井钻井液技术、储层保护理论与技术方面的研究。E-mail:zhangdj.sripe@sinopec.com

  • 中图分类号: TE21

A Model for Predicting Borehole Wall Stability in High Stress Fractured Formations

  • 摘要: 针对顺北及川西海相碳酸盐岩破碎性地层井壁坍塌失稳技术难题,建立了可视化真三轴井壁失稳物模实验平台,开展了破碎性地层微观结构特征、理化特性及力学性能研究,明确了地应力集中、地层破碎、钻井液与岩石间力化耦合作用是破碎地层井壁失稳主控因素。引入地层完整性系数,建立了“地层完整性系数+钻井液浸泡”与力学参数关系,基于有限元模拟,揭示了破碎性地层地应力分布规律,基于等效岩体力学参数,考虑钻井液-岩石间化学作用,构建了基于M-C准则的坍塌压力预测模型。SHB9X、PZ5-3D、PZ6-5D等典型井坍塌压力预测精度高达86.0%~93.9%。

     

  • 图  1  顺北奥陶系碳酸盐岩铸体薄片及扫描电镜图像

    图  2  川西雷口坡组碳酸盐岩铸体薄片及扫描电镜图像

    图  3  顺北及川西碳酸盐岩破碎性地层浸泡前后基块及裂缝岩石力学实验结果

    图  4  原地应力场下的井筒岩壁崩塌试验装置及失稳现象

    图  5  数值模拟层理状破碎性地层坍塌过程

    图  6  内聚力随地层完整性系数变化的趋势图

    图  7  不同地层完整性系数-不同浸泡时间下岩样内聚力

    图  8  顺北奥陶系5号断裂带地应力分析有限元模型

    图  9  川西雷口坡组雷四段地应力分析有限元模型

    图  10  破碎性地层坍塌压力计算结果

    图  11  SHB9X井地层完整性系数及坍塌压力计算结果

    图  12  沿最小/最大水平地应力方向钻水平井井周坍塌压力分布

    图  13  考虑钻井液封堵能力的井壁坍塌压力计算

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-10-19
  • 修回日期:  2025-11-21
  • 录用日期:  2025-12-07
  • 刊出日期:  2026-04-08

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