松辽盆地古龙页岩水平井井壁失稳机理

作者：齐悦; 陈绍云^*; 李海; 田玉栋; 李兵; 李昕楠

来源：大庆石油地质与开发, 2022, 41(03): 147-155.

DOI：10.19597/J.ISSN.1000-3754.202111077

• 松辽盆地
• 古龙页岩
• 耦合模型
• 弱结构面
• 当量密度
• 失稳机理

松辽盆地古龙页岩层理发育，层理密度高，黏土矿物以伊利石为主，质地偏硬脆性。古龙页岩水平井施工中反复出现坍塌卡钻、井眼扩大等井壁失稳问题。为了大幅度提高水平井的井壁稳定性，开展了岩石力学测试，建立有限元应力—流场耦合模型，求取不同工况条件下井壁稳定的坍塌压力上限。结果表明：井斜角、井斜方位、弱结构面数和弱结构面倾角是井筒坍塌压力的主要影响因素；钻井液当量密度要小于井壁岩石破裂压力当量密度，水平井目的层段最佳钻井液密度为1.70～1.75 g/cm3；井斜角为35°～70°时井壁的抗拉、抗压强度最小，也是井壁最容易坍塌的钻井井段；沿着0°或180°井斜方位钻井施工最安全；井筒坍塌当量密度随弱结构面倾角的增大而减小，弱结构面的存在会很大程度上增加井筒坍塌的风险，当有一个弱结构面后，弱结构面数量增加坍塌当量密度上升不再明显。研究成果可为现场钻井液密度的设计作指导，对认清井壁失稳机理、规范钻井作业具有借鉴意义。