川東北水平井儲(chǔ)層井壁穩(wěn)定性及其對(duì)完井方式的影響

川東北水平井儲(chǔ)層井壁穩(wěn)定性及其對(duì)完井方式的影響摘要：

隨著渤海灣盆地東北部地區(qū)水平井的開(kāi)發(fā)，水平井儲(chǔ)層井壁穩(wěn)定性成為了一個(gè)重要的問(wèn)題。本文通過(guò)地質(zhì)資料分析、井壁穩(wěn)定性理論研究以及模擬實(shí)驗(yàn)，在川東北地區(qū)典型儲(chǔ)層進(jìn)行了一系列研究。研究結(jié)果表明，不同的完井方式對(duì)水平井儲(chǔ)層井壁穩(wěn)定性具有不同的影響。在完整的井筒結(jié)構(gòu)下，水平井的井壁穩(wěn)定性相對(duì)較好；而使用超前壓裂等非完整井筒結(jié)構(gòu)的完井方式，會(huì)對(duì)水平井的井壁穩(wěn)定性造成影響。因此，在水平井的設(shè)計(jì)和施工中，應(yīng)該針對(duì)儲(chǔ)層性質(zhì)和開(kāi)發(fā)方案選擇合適的完井方式。

關(guān)鍵詞：水平井，儲(chǔ)層，井壁穩(wěn)定性，完井方式

Abstract：

WiththedevelopmentofhorizontalwelltechnologyinthenortheasternpartoftheBohaiBayBasin,thestabilityofthewellborewallinhorizontalwellshasbecomeanimportantissue.Inthispaper,aseriesofstudieswerecarriedoutontypicalreservoirsinnortheasternSichuanthroughgeologicaldataanalysis,wellborestabilitytheoryresearch,andsimulationexperiments.Theresultsshowthatdifferentcompletionmethodshavedifferenteffectsonthestabilityofthewellborewallinhorizontalwells.Thewellborestabilityofhorizontalwellsisrelativelygoodundertheintactwellborestructure,whiletheuseofnon-intactwellborestructuressuchaspre-fracturingcompletionmethodswillaffectthewellborestabilityinhorizontalwells.Therefore,inthedesignandconstructionofhorizontalwells,appropriatecompletionmethodsshouldbeselectedaccordingtoreservoirpropertiesanddevelopmentplans.

Keywords:horizontalwell,reservoir,wellborestability,completionmethod

正文：

引言

隨著水平井技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，水平井已成為油氣勘探開(kāi)發(fā)的重要手段之一。然而，水平井的井壁穩(wěn)定性問(wèn)題一直是制約水平井技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。隨著渤海灣盆地東北部地區(qū)開(kāi)發(fā)的不斷深入，水平井儲(chǔ)層的井壁穩(wěn)定性問(wèn)題日益凸顯，亟需進(jìn)行深入研究。

本文通過(guò)分析川東北地區(qū)典型儲(chǔ)層地質(zhì)特征、井壁穩(wěn)定性理論研究以及模擬實(shí)驗(yàn)，研究了水平井儲(chǔ)層井壁穩(wěn)定性及其對(duì)完井方式的影響，旨在為水平井設(shè)計(jì)和施工提供參考。

一、川東北典型儲(chǔ)層地質(zhì)特征

川東北地區(qū)是一個(gè)典型的陸相沉積盆地，儲(chǔ)層類(lèi)型多樣，包括砂巖、泥巖、灰?guī)r等。本文選取了川東北地區(qū)典型的儲(chǔ)層類(lèi)型——砂巖為研究對(duì)象。

川東北地區(qū)的砂巖儲(chǔ)層具有以下特征：

1.厚度較大。一般儲(chǔ)層厚度在100米以上，最厚可達(dá)300米左右。

2.孔隙度和滲透率較高。儲(chǔ)層中孔隙度一般在10%以上，滲透率在10^(-2)～10^(-1)微達(dá)西。

3.儲(chǔ)層為層狀分布，沉積環(huán)境復(fù)雜。砂巖儲(chǔ)層的沉積主要發(fā)生在內(nèi)陸湖泊和河道等環(huán)境中。

以上特點(diǎn)將對(duì)水平井的設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)較大的影響，需要特別關(guān)注井壁穩(wěn)定性問(wèn)題。

二、井壁穩(wěn)定性理論研究

井壁穩(wěn)定性是指鉆井過(guò)程中，井壁的抗變形能力。當(dāng)工程應(yīng)力大于巖土強(qiáng)度或者井壁固結(jié)力時(shí)，井壁可能發(fā)生穩(wěn)定性破壞，引發(fā)井壁塌陷等嚴(yán)重問(wèn)題。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在井壁穩(wěn)定性方面做出了許多研究，并提出了一些穩(wěn)定性分析方法和判據(jù)。筆者在這里對(duì)水平井中常用的井壁穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：

1.鉆進(jìn)壓降法。該方法通過(guò)分析鉆進(jìn)過(guò)程中井壁穩(wěn)定狀態(tài)的變化，來(lái)判斷井壁穩(wěn)定性。

2.井壁穩(wěn)定系數(shù)法。該法是最常用的井壁穩(wěn)定性分析方法，它通過(guò)定義穩(wěn)定系數(shù)來(lái)綜合評(píng)價(jià)井壁穩(wěn)定狀態(tài)，只要穩(wěn)定系數(shù)大于1，井壁就穩(wěn)定。

3.數(shù)值模擬法。該方法是目前最為廣泛應(yīng)用的分析方法，通過(guò)數(shù)學(xué)模型模擬井壁的變形、力學(xué)特性變化等，來(lái)得出井壁穩(wěn)定性的分析結(jié)果。

以上穩(wěn)定性分析方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的分析方法是關(guān)鍵。

三、水平井完井方式對(duì)井壁穩(wěn)定性的影響

水平井完井方式是水平井設(shè)計(jì)和施工的重要環(huán)節(jié)，不同的完井方式對(duì)井壁穩(wěn)定性的影響是不同的。在該研究中，我們選取了兩種典型的完井方式：完整井筒結(jié)構(gòu)和超前壓裂法，進(jìn)行了研究。

1.完整井筒結(jié)構(gòu)

完整井筒結(jié)構(gòu)是指井筒在完井時(shí)沒(méi)有進(jìn)行任何非完整結(jié)構(gòu)的處理，如壓裂、裂縫處理等。本文在研究中采用了井壁穩(wěn)定系數(shù)法對(duì)完整井筒結(jié)構(gòu)的井壁穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)估。

通過(guò)對(duì)不同情況下的相應(yīng)穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算，我們得出了完整井筒結(jié)構(gòu)下水平井井壁穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)結(jié)果：完整井筒結(jié)構(gòu)下，水平井井壁的穩(wěn)定系數(shù)均滿足穩(wěn)定性條件，井壁不易發(fā)生塌陷和破裂現(xiàn)象。

2.超前壓裂法

超前壓裂法是在完井時(shí)，通過(guò)壓裂，打開(kāi)儲(chǔ)層裂縫來(lái)提高產(chǎn)能的一種完井方式。然而，這種非完整井筒結(jié)構(gòu)的完井方式可能對(duì)井壁穩(wěn)定造成影響。本文在研究中對(duì)使用超前壓裂法的水平井的井壁穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

通過(guò)對(duì)不同情況下的相應(yīng)穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算，我們得出了超前壓裂法下水平井井壁穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)結(jié)果：使用超前壓裂法的水平井下，井壁的穩(wěn)定系數(shù)較完整井筒結(jié)構(gòu)下的低，需要加強(qiáng)穩(wěn)定措施，以保證井壁的安全穩(wěn)定。

結(jié)論

本文通過(guò)研究川東北典型砂巖儲(chǔ)層，分析了水平井儲(chǔ)層井壁穩(wěn)定性及其對(duì)完井方式的影響。研究結(jié)果表明：

1.在完整井筒結(jié)構(gòu)下，水平井的井壁穩(wěn)定性相對(duì)較好。

2.使用超前壓裂等非完整井筒結(jié)構(gòu)的完井方式，會(huì)對(duì)水平井的井壁穩(wěn)定性造成影響。

因此，在水平井的設(shè)計(jì)和施工中，應(yīng)該針對(duì)儲(chǔ)層性質(zhì)和開(kāi)發(fā)方案選擇合適的完井方式，以保證水平井的井壁穩(wěn)定性和生產(chǎn)效益。另外，本文還發(fā)現(xiàn)在水平井的井壁穩(wěn)定性研究中，完整井筒結(jié)構(gòu)的評(píng)估方法已經(jīng)趨于成熟，而非完整井筒結(jié)構(gòu)的評(píng)估方法還需要進(jìn)一步研究和探索。因此，未來(lái)的研究方向可以是針對(duì)不同的非完整井筒結(jié)構(gòu)方式，探索相應(yīng)的穩(wěn)定性評(píng)估方法，為水平井的設(shè)計(jì)和施工提供更為精準(zhǔn)的穩(wěn)定性分析和評(píng)估。

除此之外，本文研究采用了井壁穩(wěn)定系數(shù)法，而數(shù)值模擬法則是目前最為廣泛應(yīng)用的分析方法。未來(lái)可以嘗試采用更為先進(jìn)的數(shù)值模擬方法進(jìn)行水平井井壁穩(wěn)定性分析，以更為準(zhǔn)確地刻畫(huà)水平井井壁的穩(wěn)定狀態(tài)和重要影響因素，為水平井的設(shè)計(jì)和施工提供更為科學(xué)、實(shí)用的技術(shù)支撐。

總之，水平井的井壁穩(wěn)定性問(wèn)題是水平井設(shè)計(jì)和施工中重要的技術(shù)難題，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究和探索。同時(shí)，在水平井的設(shè)計(jì)和施工中，應(yīng)該充分考慮儲(chǔ)層特點(diǎn)、完井方式等因素，選擇合適的技術(shù)方案，從而保證水平井的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效益。另外，值得注意的是，在水平井的設(shè)計(jì)和施工中，應(yīng)該根據(jù)不同地質(zhì)條件和儲(chǔ)層特點(diǎn)，制定相應(yīng)的技術(shù)方案和施工參數(shù)，以保障井壁的穩(wěn)定性。例如，在弱固結(jié)黏土巖儲(chǔ)層中，應(yīng)該采用低密度泡沫水泥漿注漿工藝，以減小井壁周?chē)鷳?yīng)力的影響，提高井筒的穩(wěn)定性；在強(qiáng)儲(chǔ)層巖石中，應(yīng)該采用全尺寸壁厚鉆井或者尺寸較大的鉆具，以減小鉆井過(guò)程中對(duì)井壁的沖擊力，避免產(chǎn)生壓裂和井壁崩落等現(xiàn)象。

此外，在水平井的施工中，應(yīng)該加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理井壁穩(wěn)定問(wèn)題。利用先進(jìn)的測(cè)量和監(jiān)測(cè)技術(shù)，如紅外測(cè)溫、滑動(dòng)變形和應(yīng)力監(jiān)測(cè)、井眼張力測(cè)量等，可以對(duì)水平井井壁的穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估，保證施工的安全和穩(wěn)定。

綜上所述，水平井的井壁穩(wěn)定性是影響水平井生產(chǎn)效益和安全的重要因素，需要充分考慮和重視。未來(lái)，應(yīng)該加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，探索更為科學(xué)和實(shí)用的水平井井壁穩(wěn)定性評(píng)估和管理方法，從而提高水平井的設(shè)計(jì)、施工和管理水平。此外，近年來(lái)，隨著勘探開(kāi)發(fā)難度的提高和經(jīng)濟(jì)效益的追求，具有高效生產(chǎn)能力的超長(zhǎng)水平井越來(lái)越受到關(guān)注。而在超長(zhǎng)水平井的設(shè)計(jì)和施工中，井壁穩(wěn)定性問(wèn)題更為突出和復(fù)雜，需要采用更為科學(xué)和完善的技術(shù)手段來(lái)解決。

為此，未來(lái)的研究也應(yīng)該更為注重對(duì)超長(zhǎng)水平井井壁穩(wěn)定性的研究和探索。特別是對(duì)于井眼不對(duì)稱(chēng)、地質(zhì)應(yīng)力復(fù)雜、井深較大等超長(zhǎng)水平井的特點(diǎn)，需要開(kāi)展更為細(xì)致和深入的研究，探索相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)方案，以實(shí)現(xiàn)井壁的穩(wěn)定和高效生產(chǎn)。

總之，水平井的井壁穩(wěn)定性是水平井設(shè)計(jì)、施工和管理中的重要問(wèn)題，需要引起足夠的重視和關(guān)注。未來(lái)應(yīng)該加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新，開(kāi)展更為全面和深入的研究和探索，提出更為科學(xué)和實(shí)用的技術(shù)方案和管理手段，為水平井的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)提供更為可靠的技術(shù)保障。除了應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)井壁穩(wěn)定性的研究，對(duì)于水平井的施工和管理方面也需要進(jìn)一步完善和優(yōu)化。例如，在現(xiàn)有的施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)更好地利用數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)掌握井壁穩(wěn)定性的變化情況，及時(shí)調(diào)整施工方案和措施，避免井壁失穩(wěn)所帶來(lái)的不良影響。

此外，在水