石油学报

作者：高永海, 尹法领, 张党生, 孙小辉, 赵欣欣, 陈野, 孙宝江

单位：1. 中国石油大学(华东)石油工程学院 山东青岛 266580;2. 中国石油集团渤海钻探工程有限公司井下作业分公司 河北沧州 062552;3. 中国海洋石油工程股份有限公司 天津 300451

关键词：水合物储层,无隔水管钻井,水平井,井筒-储层耦合,井壁稳定性

基金：高永海,男,1977年9月生,2008年获中国石油大学(华东)油气井工程专业博士学位,现为中国石油大学(华东)教授,主要从事海洋油气工程、井筒多相流研究。Email:upcgaoyh@126.com

摘要： 在深水浅层水合物沉积层中钻探水平井是一项具有挑战性的工作。由于天然气水合物的相平衡特性，钻井液侵入引起的温度和压力扰动容易造成井周水合物分解，增加井壁失稳风险。通过考虑泥饼孔渗的动态变化、水合物相变、储层力学性质的动态变化以及井筒多相管流与储层多相渗流的热质传递耦合，提出了水合物储层钻井井筒-储层耦合模型。通过与实验数据对比表明，该模型能够有效表征水合物储层钻井液侵入引起的井周温度和压力等参数的变化。基于中国南海神狐海域SH2井位钻探数据，分析了水合物储层长水平剖面的钻井液侵入特征及井壁失稳风险。研究结果表明，随水平段长度延长，井筒环空温度和压力增大，钻井液侵入深度和井壁失稳风险增加。水平井井位部署在储层水合物饱和度高的区域有利于缓解钻井液侵入程度，并降低井壁失稳风险。进一步模拟了有无泥饼、不同钻井液入口温度和盐度对水平井趾端井壁稳定性的影响。泥饼在减小水合物饱和度低的区域钻井液侵入深度和井周屈服半径方面效果更明显。钻井液盐度的变化主要影响井周屈服情况，水合物地层钻井过程中为减小井周屈服区域和屈服程度，应采用较低盐度钻井液。在计算条件下，钻井液盐度小于4.2%比较有利于井壁稳定。在相同计算条件下，井位①和井位②趾端发生屈服的临界钻井液入口温度分别为22.39℃和22.24℃，水合物地层钻井过程中为避免井周出现屈服，钻井液入口温度应小于临界屈服温度。

来源：2023年第7期

《石油学报》期刊编辑部

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