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深水浅层呼吸效应机理及影响因素分析

罗鸣 高德利 黄洪林 李军 杨宏伟

罗鸣,高德利,黄洪林,等. 深水浅层呼吸效应机理及影响因素分析[J]. 钻井液与完井液,2022,39(6):668-676 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.06.002
引用本文: 罗鸣,高德利,黄洪林,等. 深水浅层呼吸效应机理及影响因素分析[J]. 钻井液与完井液,2022,39(6):668-676 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.06.002
LUO Ming, GAO Deli, HUANG Honglin, et al.Analyses of the ballooning effect and its affecting factors in drilling shallow formations in deep water[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(6):668-676 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.06.002
Citation: LUO Ming, GAO Deli, HUANG Honglin, et al.Analyses of the ballooning effect and its affecting factors in drilling shallow formations in deep water[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(6):668-676 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.06.002

深水浅层呼吸效应机理及影响因素分析

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.06.002
基金项目: 国家自然基金科学基金重点项目“深水油气钻采井筒压力控制基础研究”(51734010);国家自然科学基金青年科学基金项目“深井复杂地层智能井控井筒压力预测模型与优化控制方法”(52104012)
详细信息
    作者简介:

    黄洪林:罗鸣,高级工程师,1979年生,在读博士研究生,主要从事岩石力学、高温高压钻井工艺研究应用与管理工作。E-mail:luoming1@cnooc.com.cn

    通讯作者:

    黄洪林,1994年生,在读博士研究生,主要从事流体渗流方面的研究。E-mail:huanghl_cup@163.com

  • 中图分类号: TE24

Analyses of the Ballooning Effect and its Affecting Factors in Drilling Shallow Formations in Deep Water

  • 摘要: 对地层呼吸效应误判为井涌而采取压井措施容易造成恶性漏失,会提高深水作业的风险与成本,对深水钻井的安全高效造成了严重的危害。因此,对深水浅层呼吸效应机理开展研究,并利用COMSOL软件,模拟深水浅层钻井过程中呼吸效应的全过程,研究地层特性、钻井液性质和压差对呼吸效应的影响。模拟结果表明,深水浅层呼吸效应属于渗透性机理;低弹性模量、低泊松比、高孔高渗地层极易发生渗透性呼吸效应,而使用高黏度、高动切力钻井液,采用小压差(低密度钻井液、低排量等)形式钻进,有利于抑制呼吸效应的程度。因此,在低弹性模量、低泊松比、高孔高渗地层钻进时,需提前做好措施,如加入降滤失剂、降低泵速等,以减少地层呼吸效应带来的影响。研究成果能为深水浅层呼吸效应判别及预防和控制方案提供一定参考。

     

  • 图  1  深水浅层渗透性呼吸效应机理示意图

    图  2  井周地层孔隙压力分布状态

    图  3  井壁处钻井液漏失速率和漏失量随时间的变化情况

    图  4  不同岩石弹性模量下钻井液的累积漏失量变化情况 

    图  5  不同岩石弹性模量下钻井液的 漏失量与返排量变化情况

    图  6  不同岩石泊松比条件下钻井液的累计漏失量变化情况

    图  7  不同岩石泊松比条件下钻井液  的漏失量与返排量变化情况

    图  8  不同孔隙度下钻井液的累积漏失量变化情况

    图  9  不同孔隙度下钻井液的漏失量与返排量变化情况

    图  10  不同渗透率下钻井液的累积漏失量变化

    图  11  不同渗透率下钻井液的漏失量与返排量变化

    图  12  不同钻井液黏度下钻井液的累积漏失量变化情况

    图  13  不同钻井液黏度下钻井液    的漏失量/返排量变化情况

    图  14  不同钻井液动切力下钻井液 的累积漏失量变化情况

    图  15  不同钻井液动切力下钻井液   的漏失量/返排量变化情况

    图  16  不同压差下钻井液的累积漏失量变化情况

    图  17  不同压差下钻井液的漏失量/返排量变化情况

    表  1  模拟井参数及其数值

    参数参数
    地层弹性模量E/GPa3钻井液黏度μ/Pa·s0.02
    地层泊松比v0.3钻井液动切力τ/Pa3
    地层孔隙度φ0.2地层孔隙压力pp/MPa10
    地层渗透率k/m21×10−12井底循环压力pe/MPa10.3
    Biot系数α0.8井筒直径ϕ/m0.2159
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    表  2  验证井参数及其取值

    参数参数
    地层弹性模量E/GPa3钻井液黏度μ/mPa·s12×10−3
    地层泊松比v0.35钻井液动切力τ/Pa3
    地层孔隙度φ0.4Biot系数α0.8
    地层渗透率k/m23.2×10−12井筒直径ϕ/m0.66
    井底循环压力pe/MPa10.23地层孔隙压力pp/MPa9.89
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    表  3  模拟结果及误差分析

    阶段 实际情况/m3模拟情况/m3误差/%
    漏失阶段3.963.784.55
    反排阶段1.351.2110.37
    总漏失2.612.571.53
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-07
  • 修回日期:  2022-07-02
  • 刊出日期:  2022-11-30

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