石油学报

作者：马天寿, 张赟, 邱艺, 刘阳, 陈平

单位：1. 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室 四川成都 610500;2. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室 湖北武汉 430071;3. 西南石油大学机电工程学院 四川成都 610500

关键词：可靠度理论,风险评估,井壁稳定,坍塌压力,破裂压力,Monte-Carlo方法

基金：马天寿,男,1987年12月生,2009年获西南石油大学学士学位,2015年获西南石油大学博士学位,现为西南石油大学石油与天然气工程学院研究员、博士生导师,主要从事石油工程岩石力学与油气井工程的科研与教学工作。Email:matianshou@126.com

摘要： 由于地质环境的隐蔽性和复杂性，地质力学参数和岩石力学参数具有很大的不确定性，井壁稳定分析中忽略不确定的影响可能导致钻井液密度设计不合理，进而直接影响钻井井壁稳定。国内外学者对确定参数条件下的井壁稳定开展了深入的研究，但对不确定参数条件下井壁稳定影响的研究并不深入，尤其是对于任意斜井失稳风险的评价。为此，在井壁稳定孔弹性力学模型和崩落宽度模型基础上，建立了基于可靠度理论的井壁失稳风险评估方法，采用Monte-Carlo随机方法模拟了四川盆地CW气田直井、斜井和水平井的井壁失稳风险，并系统分析了参数均值和方差对井壁失稳的影响规律。研究结果表明：①随着井斜角增加，井壁坍塌当量密度显著增加，井壁破裂当量密度显著降低，不同井型失稳风险与常规井壁稳定规律基本一致。②考虑参数不确定影响后，坍塌当量密度增加、破裂当量密度降低，安全密度窗口逐渐变窄，说明参数不确定影响不可忽略。③崩落宽度对井壁坍塌影响显著，崩落宽度越大则井壁坍塌可靠度越高，在不发生井壁失稳事故的前提下，允许适当的井壁崩落有助于提高成功钻井概率。④4参数均值和变异系数敏感性分析结果表明，影响井壁稳定最为显著的因素为地应力，其次为孔隙压力和岩石强度；随着变异系数的增加，坍塌当量密度逐渐增加、破裂当量密度逐渐降低，安全密度窗口逐渐变窄，井壁失稳的风险越高。

来源：2021年第11期

《石油学报》期刊编辑部

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