Науковий вісник НГУ

Стійкість свердловин в шаруватих глинистих сланцях

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Розробка родовищ корисних копалин

Останнє оновлення: 09 липня 2014

Опубліковано: 08 липня 2014

Перегляди: 4255

Автори:

Юань Цао, Китайський університет нафти, Державна головна лабораторія нафтових ресурсіві розвідки, м.Пекін, Китайська Народна Республіка

Цзінгень Ден, Китайський університет нафти, Державна головна лабораторія нафтових ресурсіві розвідки, м.Пекін, Китайська Народна Республіка

Баохуа Юй, Китайський університет нафти, Державна головна лабораторія нафтових ресурсіві розвідки, м.Пекін, Китайська Народна Республіка

Чао Ма, Китайський університет нафти, Державна головна лабораторія нафтових ресурсіві розвідки, м.Пекін, Китайська Народна Республіка

Реферат:

Мета. При бурінні шаруватих формацій глинистих сланців часто відбувається руйнування свердловин. Аби уникнути руйнування свердловин у сланцях, необхідно розробити методи попереднього визначення критичного тиску у свердловині.

Методика. Мінеральний склад глинистих порід був досліджений за допомогою рентгенівської дифракції. Для вивчення мікроструктури глинистих порід був використаний електронно-скануючий мікроскоп. Зразки (керни) глинистої породи були вибурені під різними кутами, а потім занурені до бурового розчину. Міцність, зчеплення, кут внутрішнього тертя пластів і порідного масиву (перпендикулярно шаруватості) вимірювалися при різній тривалості занурення. На основі лабораторних даних відносно міцності кернів створена модель розрахунку міцності глинистих порід. З використанням розробленої моделі на основі рівнянь розподілу напруги в навколишньому масиві визначений критичний тиск, що призводить до руйнування свердловини.

Результати. Глинисті сланці, складені переважно іллітами й каолінітоми; шари мають мікротріщини завтовшки 500нм–30мкм (формації шаруватих глинистих сланців Вейджоу басейну Бейбуван у Південно-Китайському морі). Зчеплення та кут внутрішнього тертя нашарувань зменшуються в експоненціальній залежності від часу занурення до розчину, тоді як порідного масиву – у лінійній. У міру зміни кута падіння від 0 до 90º міцність породи спочатку знижується, а потім зростає, досягаючи мінімальних значень при кутах 50–60º. Міцність шаруватих глинистих сланців визначається відповідно до критерію площини ослаблення. Отримане для даних умов  значення критичного тиску, що призводить до руйнування свердловин у шаруватих глинистих сланцях,  визначене практично достовірно.

Наукова новизна. Шаруватість – це мікротріщини всередині глинистих порід, через які вільна вода потрапляє до породи під дією капілярної сили. Розроблено метод розрахунку критичного тиску у свердловині, пробуреній у шаруватих глинистих сланцях, з урахуванням ефекту інфільтрації.

Практична значимість. Результати роботи дозволяють розраховувати критичний тиск у свердловині, пробуреній у шаруватих глинистих сланцях, при різних кутах падіння та азимутах. Це дозволяє оптимізувати щільність промивальної рідини, напрям буріння й конфігурацію свердловин.

Список літератури / References:

1. Deng, Jingen, Guo, Dongxu, Zhou Jianliang (2003), “Mechanics-chemistry coupling calculation model of borehole stress in shale formation and its numerical solving method”, Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, no.1, pp. 2250–2253.

2. Oleas, A.M., Osuji, C.E., Chenevert, M.E. (2010), “Entrance pressure of oil-based mud into shale: effect of shale, water activity, and mud properties”, SPE Drilling & Completion, no.3, pp. 39–44.

3. Oort, E.V., Hale, A.H., Mody, F.K., Roy S. (1999), “Transport in shale and the design of improved water-based shale drilling Fluid”, SPE Drilling & Completion, no. 9, pp. 137.

4. Zhang, Jianguo, Al-Bazali, T.M., Chenevert, M.E., Sharma, M.M. (2006), “Compressive strength and acoustic properties changes in shale with exposure to water-based fluids”, ARMA Conference Paper, no. 06-900, pp. 1–12.

5. Cheng, Changbing, Liu Shaojun, Wang, Yuanfa (1999), “Microscopic study on cohesion of a cemented soil”, Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, no. 3, pp. 322–326.

6. You, Mingqing. (2010), “Study of mechanical equation and parameter determination of strength criteria for rock”, Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, no. 11, pp. 2172–2183.

7. Yang, Chunhe, Mao Haijun, Wang Xuechao (2006), “Study on variation of microstructure and mechanical properties of water-weakening slates”, Rock and Soil Mechanics, no. 12, pp. 2090–2098.

8. Zhu, Xiaojia. (1996), “Hydro-physical properties of the soft rock”, Mining Science and Technology, no. 4,
pp. 46–50.

9. Jin, Yan, Chen, Mian, Chen Zhixi. (1999), “Straight wells drilled through weakly consolidated formations”, Drilling & Production Technology, no. 3, pp. 13–14..

2014_3_cao
2014-07-08  207.44 KB  1274

• < Попередня