【摘 要】
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四川盆地川中地区震旦系气藏储量规模大,是四川盆地重要的接替和上产主力气藏。近年以来随着川中震旦系灯影组碳酸盐岩气藏开发进程的加快,钻井过程中井壁垮塌现象频发。本文围绕岩石基本物性、岩石力学与地层应力特征等方面展开研究,分析井壁垮塌的机理,探索提高井壁稳定性的技术。主要完成的研究工作及创新点如下:为分析川中震旦系灯影组井壁垮塌的机理,首先采用X-射线衍射、扫描电镜、渗透率孔隙度测定仪、多频率超声波测
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四川盆地川中地区震旦系气藏储量规模大,是四川盆地重要的接替和上产主力气藏。近年以来随着川中震旦系灯影组碳酸盐岩气藏开发进程的加快,钻井过程中井壁垮塌现象频发。本文围绕岩石基本物性、岩石力学与地层应力特征等方面展开研究,分析井壁垮塌的机理,探索提高井壁稳定性的技术。主要完成的研究工作及创新点如下:为分析川中震旦系灯影组井壁垮塌的机理,首先采用X-射线衍射、扫描电镜、渗透率孔隙度测定仪、多频率超声波测量仪、三轴抗压实验测试仪测试了岩石组分、结构、基础物性和力学特性;其次,利用成像测井数据和压裂资料构建了地应力剖面,并得出了灯影组地层地应力特征;最后,综合所有实验和实测数据,多元化分析了震旦系灯影组地层井壁垮塌机理。基于震旦系灯影组地层井壁垮塌机理,采用“封堵”和“抑制”相结合的机理,研究出了与地层相匹配的防塌钻井液体系。通过单轴应力试验、点载荷试验、流变性能和降滤失能力评价实验及抗污染试验优选出固壁剂CQ-GBF作为强化岩石胶结能力的核心处理剂;通过流变性能评价实验、封堵性能评价实验、渗透率降低实验和滤失量测试实验,选用刚性封堵剂FLM-1和柔性封堵剂ZL-7复合加入,提高了钻井液配方的封堵能力;通过流变性能评价实验和抑制性能评价实验,优选甲酸钾HCOOK作为提高钻井液抑制能力的处理剂,进而提高钻井液配方的水化抑制性能。室内开展了该钻井液的常规性能、抑制水化性能、封堵承压性能、岩石强化性能和储层保护性能评价实验,求得各组份的最佳用量,形成的防塌钻井液配方如下:5.0%膨润土浆+0.1%～0.3%NaOH+0.05%～0.15%KPAM+3.0%～5.0%SMP-2+3.0%～4.0%RSTF + 0.5%～1.0%CQ-GBF + 1.0%～3.0%FLM-1+1.0%～3.0%ZL-7+2.0%～3.0%RH-220+7.0%～10.0%甲酸钾+0.3%～0.5%SP-80+重晶石。采用研发的与震旦系灯影组地层相匹配的防塌钻井液体系,在川中地区的GS001-X5井和GS001-X6井开展了现场试验,实钻性能测试表现出较好的应用效果,防塌钻井液除能保持良好的流变性能、较低的滤失量和较强的抗污染能力外,还具备较强的抑制性,并同时降低了井径变化率,证明研制的防塌钻井液能够有效地解决井壁垮塌难题。通过本文的研究工作,对灯影组井壁垮塌机理和影响井壁稳定性的因素有了清晰的认识,优选配置的防塌钻井液体系为川中震旦系灯影组碳酸盐岩地层钻井施工提供了强力的技术保障,对该地区气藏的安全快速开发具有重要意义。同时,本文的研究方法也为其他地区和地层的井壁稳定技术研究提供一定的参考意义。
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