高压气层气体钻井井壁稳定性分析

2016-03-14余武军原小锋王涛中石化河南石油工程有限公司技术服务公司河南南阳473132

化工管理 2016年21期

关键词：气层径向钻井

余武军　原小锋　王涛（中石化河南石油工程有限公司技术服务公司，河南　南阳　473132）

高压气层气体钻井井壁稳定性分析

余武军原小锋王涛（中石化河南石油工程有限公司技术服务公司，河南南阳473132）

高压气层气体钻井与传统的钻井方式有很大的差别，其是目前较为先进的钻井方式，但高压气层气体钻井会对井壁的稳定性产生很大的影响，因此，本文主要对高压气层气体钻井中井壁的稳定性进行了详细探究，以帮助高压气层气体钻井技术得以更好的应用。

高压气层；气体钻井；井壁稳定性；分析

高压气层气体钻井顾名思义就是揭开地层中的高压气体层，使高压气体快速流动的一种钻井方式。由于高压气层气体钻井过程中会产生高速流动的高压气体，而高压气体的流动会产生极大的压力势差，压力势差的产生会对井壁的稳定性产生极大的影响，因此积极研究高压气层气体钻井中井壁的稳定性影响因素对于高压气层气体钻井技术的更好应用十分重要。

1　高压气层气体钻井井壁稳定性降低的原因

高压气层气体钻井是利用压力势差及其相关知识为基本科学原理的。高压气层气体钻井的过程中，高压产气层打开之后，地层中产生的高压气体会在压力差的推动下以极快的速度冲入井眼中。由于高压气体的快速冲击，在井眼中会形成一个压降漏斗，即井眼中心的压强最大，而在井壁周围会形成一个低压范围区，在压力势差的作用下，作用在井壁上的应力会在高压气体流入井眼中的时候急剧增加。此外，高压产气层孔道的弯曲设计，会使得高压气体在流动的过程中产生一种径向应力作用于井壁表面岩石，井壁表面岩石在径向应力的作用下会产生向井眼移动的趋势，高压气体对井壁岩石的支持作用会大大降低，井壁的稳定性也会随之降低。综上所述，高压气层气体钻井中产生的高压气体在流动的过程中，会对作用于井壁岩石上的应力发生变化，从而影响了井壁的稳定性［1］。

2　影响高压气层气体钻井井壁稳定性的因素

2.1高压产气层孔隙压力的变化对井壁稳定性的影响

高压气层气体钻井中产生的高压气体在气体钻井打开之后，高压气体流动会产生一定的压力势差，在压力势差的作用之下，井壁周围孔隙的压力会急剧减小。对高压气层气体钻井中地层孔隙压力分部的探测一般利用多孔介质线性单相渗流基本方程解决。气体钻井将高压气层打开之后，井壁岩石孔隙中的压力与井筒中的压力保持相等，而井壁岩石孔隙中的压力会随着与井壁表面距离的逐渐增加而增加，一直增加至与原始地层压力相等，则井壁孔隙的压力不在随着井壁表面距离的变化而变化。井壁岩石所承受的应力会随着高压气层孔隙压力的变化而变化，产气层井壁稳定性也会随着井壁岩石所受应力的变化而变化。据相关试验计算表明，井壁的稳定性与井壁的稳定性值呈反比例关系，即井壁稳定性值越小，井壁的稳定性越好，井壁的稳定性值越大，井壁的稳定性越差。而高压气层孔隙压力的变化对井壁稳定性的影响十分明显。高压产气层的孔隙压力分布与地层不产气的原始孔隙压力分部相比较，产生高压气层之后，井壁周围的孔隙压力会明显降低，井壁岩石所承受的应力值会急剧增大，井壁稳定性值降低，即高压气层的产生会使得井壁孔隙压力降低，进而使高压产气层井壁的稳定性增加［2］。

2.2高压气体流动对井壁稳定性的影响

高压气层气体钻井的高压气体产生过程中除了会影响井壁孔隙的压力之外，高压气体的流动会产生径向应力作用于井壁的岩石表面，而产生的该径向应力会使得井壁表面的岩石产生向井眼移动的趋势，若该径向应力达到一定的数值，则会使井壁表面的岩石与井壁表面脱离，进而引起井壁坍塌。径向应力对井壁表面岩石的作用力主要是高压气体流动产生的压差引起的。根据相关的力学公式可以看出高压气体流动对井壁表面岩石的径向作用力与井壁孔隙中的梯度压力变化情况有关。即高压气体在未打开之前，地层孔隙的压力保持初始状态，井壁中没有高压气体的流动，井壁表面岩石不受径向作用力的影响。高压气层打开之后，高压气体会快速进入地层，井壁表面岩石随之受到径向压力的作用。且在高压气层产生的瞬间，井壁表面岩石受到的径向应力作用最大，而随着与井壁表面距离的增加，岩石所受到的径向作用力逐渐减小。随着高压气层打开时间的逐渐延长，井壁表面岩石所受到的径向作用力也会随之减小。高压气层打开的瞬间，井壁表面岩石所受到的径向作用力最大，此时井壁的稳定性最差。随着高压气体产生时间的逐渐推移及随着与井壁表面距离的逐渐增加，井壁岩石所受到的径向作用力逐渐减小，对井壁的稳定性影响也越小［3、4］。