页岩气水平井井周围岩稳定性预测与防治技术

发布日期:2022年11月09日          作者:秦光源         编辑:秦光源         审核:赖南君         点击:[]

所获奖励:2022年中国岩石力学与工程学会科技进步二等奖

主要完成人:马天寿、刘阳、周峰、贾利春、谢刚、吴鹏程、舒小波、钟成旭、李雷、周素林

主要完成单位:西南石油大学、中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院、中国石油西南油气田分公司页岩气研究院、四川页岩气勘探开发有限责任公司、中国石化江汉石油工程环保技术服务公司

项目来源:国家973计划课题(页岩气水平井钻完井关键基础研究,编号:2013CB228003,起止时间:20132017年),国家自然科学基金项目(页岩跨尺度力学特性的实验表征及基础理论研究,编号:51604230,起止时间:20172019年),中国博士后科学基金项目(页岩水平井井壁稳定流固化耦合的有限元模拟,编号:2017T100592,起止时间:20172021年),四川省科技计划项目(层状页岩水平井漏失机理及其力学评价方法,编号:2017HH0063,起止时间:20172019年)等


页岩气是清洁的低碳能源,我国页岩气资源非常丰富,其中,川南是页岩气资源最丰富、开发最现实的地区,页岩气资源量约11.93万亿方,开发潜力巨大。但是,四川盆地构造运动强烈,川南页岩埋藏深、地质复杂、温度高、压力高、应力高、层理和裂隙发育,地质复杂程度世界罕见,页岩气水平井钻井过程中井壁失稳问题突出,不仅造成钻井难度大、周期长、成本高,严重时甚至造成井眼报废或提前完钻,严重影响了页岩气安全经济高效钻井和开发。为此,针对页岩气水平井钻井面临的井壁失稳难题进行关键技术攻关,取得了三项创新成果:(1)复杂页岩地层地质力学参数预测与评价技术;(2)页岩水平井井壁稳定预测与高效防塌钻井液技术;(3)页岩水平井漏失力学行为预测与防治技术;形成了页岩气水平井井周围岩稳定性预测与防治技术体系。

该成果获授权美国发明专利3件、中国发明专利20余件、实用新型专利8件、软件著作权5件,参与制定行业标准1项、企业技术规范4项,发表论文86篇(其中SCI收录43篇、EI收录22篇)。该成果在川南页岩气区块进行了应用,基本解决了页岩水平井井壁坍塌难题,确保了川南页岩气水平井安全高效钻井,经济和社会效益显著,具有广阔的应用前景。

图1 技术路线图

图2 页岩水平井井壁稳定预测软件与技术


图3 页岩水平井漏失力学行为预测与裂缝封堵技术

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