利用井筒稳定性分析确定砂岩安全钻井液密度窗口

DARVISHPOUR Ayoub,SEIFABAD Masoud Cheraghi,WOOD David Anthony,GHORBANI Hamzeh

（1.Department of Mining Engineering,Isfahan University of Technology,Isfahan 415683111,Iran; 2.DWA Energy Limited,Lincoln,LN5 9JP,United Kingdom; 3.Southern Oil Fields,National Iranian Oil Company,Teheran 6173854579,Iran）

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在钻井过程中进行井筒稳定性分析具有重要意义。若井筒在钻井过程中失稳，通常会造成钻井成本的增加和钻井效率的降低，甚至导致井筒坍塌。无论采用何种钻井技术（如过平衡钻井或欠平衡钻井），若钻井过程中始终保持良好的井筒稳定性，则该井在随后的生产中出现井筒完整性问题的可能性亦较小[1-2]。在钻井作业设计和施工过程中，保持井筒稳定性是学术研究和项目施工关注的重点，所以分析影响井筒稳定性的因素至关重要[3-7]。

钻井过程中，井眼轨迹上的岩石不断被钻出，而钻井液柱会对井壁施加相应的压力，井筒周围岩石的应力将重新分布[8]，产生诱导应力。为了保持井筒稳定性，在钻井过程中须使用具有合适密度的钻井液控制井筒的诱导应力[9]。剪切破坏和拉伸破坏是引起井眼力学不稳定的主要原因[10]：钻井液密度超过上限值，会引起井壁拉伸破坏；钻井液密度小于下限值，会导致井壁剪切破坏[11-13]。安全钻井液密度的上限值通常根据钻井液漏失以及井壁的拉伸破坏确定，而其下限值则依据井壁的剪切破坏和坍塌确定[14]。

学者们提出了多种研究井筒稳定性的方法。Mclellan[15]将井壁失稳的预测方法分为3类：经验法、确定性方法和概率法，其中概率法又包括数值分析法、解析分析法以及实验分析法。Lee等[16]采用网格优化有限元法对井筒稳定性进行了评价。Wang和Sterling[17]应用有限元方法分析了疏松砂岩地层中水平井的稳定性，尤其是泥饼对井筒稳定性的影响。……