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随着世界各地勘探开发石油的步伐加快,钻井过程中所钻遇的地层日趋复杂,不再是常规的泥岩、砂岩地层,由此面临的井壁失稳问题也越来越突出。井壁如果不稳定,会产生各种复杂事故,严重影响钻井周期,显著增加钻井成本,并给后期钻井施工带来不利影响。因此,无论从人力还是物力上考虑,保证井壁的稳定非常关键。研究区域MS油田地层跨度大,从上至下依次钻遇砂泥岩、盐膏岩、碳酸盐岩地层。Upper Fars组砂泥岩,地层强度较弱,且泥岩浸泡在钻井液中易发生水化,井壁容易发生坍塌掉块;Lower Fars组盐膏岩夹杂页岩层,有异常高压,而且盐岩容易发生蠕变流动导致缩径卡钻,同时盐岩易溶于水,盐溶解后导致井壁坍塌,加大卡钻的可能性;Lower Fars组以下岩性主要为碳酸盐岩,地层裂缝发育,存在一定的不整合面,容易发生漏失。地层岩性如此复杂,同时出现易坍塌层位、高压层位和易漏失层位,井壁失稳问题突出,钻井过程中施工难度大。本论文综合运用测井、地质和钻完井资料,通过大量调研工作,在国内外学者研究基础上,结合研究区域地层特征和钻井工程难点,总结出一套适合该区域复杂地层的井壁稳定性评估方法,取得了如下主要技术成果:(1)文中首先解释研究区块地质构造特征,描述地层岩性,统计钻井过程中出现的复杂情况,分析造成井壁失稳的主要原因。遇阻、遇卡和井漏是研究区域钻井面临的最主要问题。(2)接着综合分析孔隙压力预测的各种方法,根据具体地层条件,建立合适的地层孔隙压力计算模型,Upper Fars组的砂泥岩及Lower Fars组的盐膏岩采用Eaton法,而Lower Fars组以下的碳酸盐岩地层,由于碳酸盐属于化学沉积,没有正常的压实规律,采用有效应力法计算地层孔隙压力。研究区域多套压力体系并存,Upper Fars组地层孔隙压力系数值在0.928-1.154之间,属于正常压力系统;Lower Fars组地层孔隙压力系数值在0.942-2.304之间,该段存在异常高压;Lower Fars组地层孔隙压力系数值在1.003-1.11之间,属于正常压力系统。(3)通过开展室内单轴、三轴强度实验,利用测井资料和经验模式求取地层岩石力学参数。实验表明盐膏岩地层岩心强度比较大,且盐膏岩地层和灰岩地层的粘聚力都较高,基本在5.36-19.48MPa之间,内摩擦角较大。(4)由于研究区域构造内部逆断层发育,可以初步评估地层地应力的相对大小为:水平最大地应力>上覆岩层压力>水平最小地应力。采用声发射kaiser效应实验测定单点地应力大小,并通过黄氏模型反算出地层构造应力系数:ω1=0.7332,ω2=0.4665。最后利用测井资料建立了连续的纵向地层地应力剖面。(5)从力学的角度评估井壁稳定,分析井周应力分布状态,确定合适的强度破坏准则,建立了地层坍塌压力和破裂压力预测模型,计算地层坍塌压力和破裂压力随着井深的变化规律,并绘制了各层位的地层坍塌压力和破裂压力的曲面图及等值线图。研究结果表明坍塌压力剖面和井径变化一致,地层破裂压力实测值和预测值的最大误差为9.821%,具有较高的精度,满足工程要求,说明预测方法和预测结果具有可靠性。最后结合现场实钻情况和井径扩径对钻井液密度进行了复核,为研究区域后续的钻井工作推荐合理的钻井液密度范围,避免钻井复杂事故发生,提高钻井时效。