欠平衡钻井避免储层应力敏感损害的井底压力设计方法

第 2 7卷 第 5期 2 0 1 0年 9月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LLI NG F LUI D & COM P LET I ON F L UI D V l o 1 ． 2 7 NO ． 5 S e p t ．2 0 1 0 文章编号 ：1 0 0 1 5 6 2 0( 2 0 1 0 ) 0 5 — 0 0 2 2 — 0 3 欠平衡钻井避免储层应力敏感 损害的井底压力设计方法 杨虎 ( 新疆油 田 公 司勘探开发研究院 ，新疆 克拉玛依 ) 摘要 对 于应力敏感 性较强的储层 ，井底压力设计值 的下 限应 以避 免储 层应力敏感损害 为基准 。对储 层井周 应力进 行弹性分析 ，在应力敏感损害机理 的基础上，引入岩石破坏程度 ( 破 坏比) ，通过岩心渗透 率测试 ， 建 立渗 透率与破坏 比的数 学回9 - J 模 型，依据 实践 经验 和试 验数据确定岩石 临界破坏 比，结合 井周 应力模型 ，得 出欠平衡 钻 井避免储层应力损害 的井底压力下 限。通过 对呼 3井储 层模 拟计算，充分证实欠平衡钻 井避 免应力敏感损害 的 极限井底压力设计方法的科 学性。 关键词 欠平 衡钻 井 ； 应力敏感 损害 ； 岩石破坏 比 ； 井底压 力 ； 实例 中图分类号 ：T E 2 4 9 ． 6 文献标识码 ：A 欠平衡钻井多应用于油气储层。由于储层流体 所饱和的岩石受上覆压力 、构造应力及流体压力的 作用 [ 1 】 ， 且欠平衡钻井过程 中， 储层流体流入井眼， 使孔隙压力降低 ， 井壁岩石骨架上的有效应力增大， 井壁岩石原有 的应力状态受到扰动 ，使岩石孔隙结 构发生破坏 ，渗透率降低 ，造成储层的应力敏感损 害。研究表明，对欠平衡钻井 ，当钻进应力敏感性 较强 的储层时，井底压力设计值 的下限应以避免储 层应力敏感损害为基准。对储层井周应力进行弹性 分析 ，在应力敏感损害机理的基础上 ，引人岩石破 坏程度( 破坏 比) ，通过岩心渗透率测试 ，建立渗透 率与破坏比的数学回归模型 ， 依据实践经验和试验 数据确定岩石临界破坏比，结合井周应力模型 ，得 出欠平衡钻井避免储层应力损害的井底压力下限。 1 井周应 力的线弹性分析 假设 ： 水平主应力各向不等 ； 岩石具有渗透 l 生； 岩石破坏符合摩尔 ． 库仑准则 。岩石受力如 图 1 所 示 ，将直角坐标系的应力分布公式转换成柱坐标下 的应力分布式 ，柱坐标系中井壁周 围岩石的应力状 态可 用 3 个 主应 力 ( ......