新書推薦：
《
被杀死的真理子 尸人庄谜案 作者今村昌弘全新青春冒险小说
》
售價：HK$
61.6
《
智能超越：AI浪潮下的全球涌动与中国破局
》
售價：HK$
75.9
《
忌物堂诡谈
》
售價：HK$
49.5
《
大学问·太平天国的文献和历史：海外新文献刊布和文献史事研究
》
售價：HK$
118.8
《
汗青堂丛书158：唐朝的灭亡与欧亚东部 藩镇体制的通史性研究
》
售價：HK$
77.0
《
真菌的秘密生活
》
售價：HK$
63.8
《
财之道丛书·资本主义的终结：经济增长与气候变化的悖论
》
售價：HK$
74.8
《
唐代家庭：生活、生计与家风
》
售價：HK$
107.8
|
| 內容簡介： |
|
《复杂地层井壁稳定性预测理论与方法》系统阐述复杂地层定向井、水平井井壁失稳的主要原因和基本形式，以“复杂各向异性地层水平钻井”为主线，突出“各向异性”、“多场耦合”和“水平井”三个特色，重点介绍复杂地层定向井、水平井井周围岩流-固耦合、流-固-化耦合、热-流-固-化耦合等多场耦合理论模型及井壁稳定分析方法，探索动载荷作用下井壁稳定规律、地质和岩性不确定条件下的井壁失稳风险，阐述复杂地层井壁稳定性预测理论与方法的最新研究进展。《复杂地层井壁稳定性预测理论与方法》理论模型推导较为详尽，有关理论模型求解、案例等资料亦有翔实介绍。
|
| 目錄：
|
|
目录第1章 绪论 11.1 复杂油气藏钻井井壁失稳问题 11.1.1 页岩气藏 11.1.2 致密气藏 21.1.3 致密油/页岩油藏 31.1.4 深层油气藏 41.2 井壁失稳的主要原因与基本形式 51.2.1 井壁失稳的主要原因 51.2.2 井壁失稳的基本形式 61.3 井壁稳定研究现状及发展趋势 81.3.1 井壁稳定弹性力学 81.3.2 井壁稳定各向异性力学 91.3.3 井壁稳定流-固耦合理论 111.3.4 井壁稳定流-固-化耦合理论 121.3.5 井壁稳定热-流-固-化多场耦合理论 14第2章 定向井、水平井井壁稳定力学分析 172.1 斜井井周应力分布模型 172.1.1 坐标转换关系 172.1.2 井周应力分布 182.1.3 井壁应力分布 202.1.4 井壁主应力状态 212.2 强度各向同性地层井壁稳定分析 222.2.1 井壁失稳判别准则 232.2.2 允许崩落模型的求解 292.2.3 井壁稳定算例分析 322.2.4 现场案例分析 372.3 强度各向异性地层井壁稳定分析 402.3.1 各向异性岩石强度特征与理论 402.3.2 含弱面地层井壁稳定模型求解 482.3.3 井壁稳定算例分析 502.3.4 现场案例分析 52第3章 各向异性地层井壁稳定力学分析 553.1 地层各向异性特征分析 553.1.1 页岩三轴压缩试验 553.1.2 弹性各向异性及其表征 643.1.3 强度各向异性及其表征 673.2 井壁稳定各向异性力学模型 703.2.1 坐标转换关系 703.2.2 控制方程组 743.2.3 应力分布求解 763.2.4 井周有效应力 813.2.5 失稳判别准则 823.3 井壁稳定算例分析 833.3.1 弹性各向异性算例 833.3.2 各向异性地层算例 863.3.3 现场案例分析 88第4章 各向异性地层井壁稳定流-固耦合理论 924.1 各向异性地层流-固耦合数学模型 924.1.1 坐标转换 924.1.2 本构方程 954.1.3 输运方程 964.1.4 控制方程 964.2 各向异性地层流-固耦合有限元建模 974.2.1 广义平面应变有限元求解 974.2.2 广义平面应变有限元模型 984.2.3 有限元模型验证 994.2.4 井壁稳定准则与指标 1004.3 各向异性地层井壁稳定模拟结果分析 1014.3.1 弹性参数各向异性的影响 1024.3.2 渗透率各向异性的影响 1064.3.3 层理倾角的影响 1094.3.4 井斜角的影响 1124.3.5 弹性、强度、渗透率各向异性影响的对比 113第5章 泥页岩地层井壁稳定流-固-化耦合理论 1155.1 泥页岩地层井周压力传递模型 1155.1.1 渗透和扩散特征描述 1165.1.2 井周压力传递模型建立 1205.1.3 井周压力传递模型求解 1235.1.4 页岩压力传递物模实验 1265.1.5 模型耦合系数反演方法 1305.1.6 井周压力传递规律分析 1365.2 井壁稳定流-固-化耦合评价方法 1395.2.1 井周围岩应力分布模型 1395.2.2 页岩井壁稳定性判别准则 1425.2.3 井壁稳定流-固-化耦合模型求解方法 1455.3 页岩井壁稳定实例分析 1465.3.1 井周孔隙压力分布特征 1475.3.2 井周地层失稳区域预测 1485.3.3 实际坍塌压力与失稳区域 154第6章 泥页岩地层井壁稳定热-流-固-化多场耦合理论 1596.1 井周围岩热-流-固-化多场耦合模型与求解 1596.1.1 本构方程 1596.1.2 输运方程 1626.1.3 控制方程 1636.1.4 多场耦合控制方程有限元格式 1646.1.5 多场耦合有限元模型的求解 1706.1.6 多场耦合有限元模型的验证 1726.2 热-流-固-化耦合下井壁稳定判别准则 1746.2.1 岩石强度弱化规律 1746.2.2 井壁稳定判别准则 1756.2.3 归一化屈服区面积 1766.3 深层页岩井周围岩多场耦合与稳定性规律 1776.3.1 不同耦合模式下多物理场演化规律 1786.3.2 井周地层含水率与强度分布规律 1836.3.3 深层页岩井周失稳模式与演化规律 1856.3.4 不同耦合模式下井壁失稳演化规律 1876.3.5 深层页岩井壁稳定参数敏感性分析 1886.3.6 深层页岩井壁稳定参数敏感性排序 1956.4 多场耦合下深层页岩井壁稳定分析实例 1966.4.1 实例井1 1966.4.2 实例井2 198第7章 动载荷对井壁稳定的影响规律研究 2017.1 岩石弹塑性损伤本构关系 2017.2 钻柱碰撞与压力波动对井壁稳定的影响 2027.2.1 井壁稳定有限元模型 2037.2.2 动载荷作用下井壁稳定演化规律 2057.2.3 不同动载荷对井壁稳定的影响 2077.2.4 钻柱碰撞对井壁稳定的影响规律 2107.2.5 压力波动对井壁稳定的影响规律 2147.3 钻具动力刮擦对井壁稳定的影响 2197.3.1 井壁稳定有限元模型 2207.3.2 规则圆形井眼稳定性模拟结果分析 2237.3.3 不规则井眼稳定性模拟结果分析 225第8章 基于可靠度理论的井壁稳定评价方法 2308.1 井壁稳定可靠度评价方法 2308.1.1 井壁稳定可靠度评价理论 2308.1.2 井壁应力分布模型 2318.1.3 井壁坍塌压力模型 2328.1.4 井壁破裂压力模型 2348.1.5 蒙特卡罗随机模拟方法 2348.2 井壁稳定可靠度算例分析 2358.2.1 输入参数不确定性分析 2368.2.2 随机模拟取样次数的确定 2378.2.3 确定条件下井壁稳定分析 2388.2.4 不确定条件下井壁失稳风险 2398.2.5 崩落宽度对坍塌失稳风险的影响 2408.3 井壁稳定参数敏感性分析 2428.3.1 参数均值敏感性分析 2428.3.2 参数变异系数敏感性分析 2458.4 含置信度的坍塌和破裂压力剖面 2468.4.1 含置信度的井壁稳定分析步骤 2468.4.2 含置信度的坍塌和破裂压力剖面算例 248参考文献 252编后记 263
|
| 內容試閱：
|
|
第1章 绪论 1.1 复杂油气藏钻井井壁失稳问题 向地球深部进军、拓展深部复杂油气资源，对筑牢我国能源安全的资源基础具有重要的现实与战略意义。我国页岩油气、致密油气、深层油气等油气地质条件复杂、资源品质差、开发成本高，定向井、水平井已经成为高效开发这类复杂油气的关键技术。然而，复杂油气定向井、水平井井壁失稳问题突出，已经成为制约安全高效钻井的关键难题之一，严重制约了这类复杂油气资源的经济有效开发。井壁失稳问题是钻井过程中经常遇到的复杂问题之一，主要是指钻井过程中井壁坍塌、井眼缩径和地层破裂(陈勉等，2008)。从力学角度来看，井壁失稳的机理主要包括张性破裂和剪切破坏。根据美国哈里伯顿公司的最新统计，全球每年花在井壁稳定问题上的开支不低于60亿美元(陈勉和金衍，2005)。本书主要针对剪切破坏导致的井壁坍塌问题进行研究。在页岩油气、致密油气、深层油气等复杂油气钻井过程中，均存在不同程度的井壁失稳问题，一方面，井壁掉块和垮塌失稳会导致卡钻或埋钻，严重时甚至导致井眼报废；另一方面，井壁失稳问题的处理耗时长、成本高、风险大，可能诱发井漏、井喷、钻具断落等次生复杂事故，进而导致钻井周期变长、钻井成本增加，是制约复杂油气藏安全高效钻井的重要因素之一，也制约了复杂油气经济高效开发。 1.1.1 页岩气藏 页岩气是一种赋存于泥页岩中的清洁非常规天然气资源，具有自生自储、分布广、生产周期长等特点，一般以游离态和吸附态赋存于泥岩、页岩、泥页岩及粉砂岩夹层中(位云生等，2017)。与常规天然气的最大区别在于，页岩不仅是烃源岩，而且是页岩气的储集层和盖层。我国页岩气资源非常丰富，页岩气资源的有效开发对于提高我国油气产量、保障我国能源安全意义重大。根据2015年美国能源信息署发布的统计数据，我国页岩气技术可采资源量约31.6×1012m3；根据2015年国土资源部资源评价结果，我国页岩气技术可采资源量约21.8×1012m3，主要分布于四川、鄂尔多斯、松辽、吐哈、准噶尔、塔里木等盆地(位云生等，2017)。我国页岩气分为海相、海陆过渡相、陆相三大类，其中海相页岩气可采资源量占主体，尤其是四川盆地及其周缘的海相页岩气，这里是我国页岩气资源*丰富、开发*现实的地区。近年来，中国石油、中国石化等企业借鉴北美成功经验，采用水平井和分段体积压裂技术在四川盆地及其周缘开展了海相页岩气勘探开发先导试验，国家也先后设立了四川长宁-威远***页岩气示范区、重庆涪陵***页岩气示范区、云南昭通***页岩气示范区、延安***陆相页岩气示范区(聂海宽等，2024)，目前，我国已实现了3500m以浅海相页岩气水平井与压裂改造关键技术的突破，2020年页岩气年产量达到200.4×108m3，使我国成为北美之外第一个实现页岩气规模化商业开采的国家(高德利，2018)。但是，我国页岩气储量探明率低、页岩气产量低，与北美差距巨大，尚未完全达到经济高效开发的效果。由于四川盆地海相页岩承受构造运动强烈、地质条件复杂，页岩埋藏深、温度压力高，地层地应力复杂、层理和裂隙发育、富含黏土矿物，钻井过程中井壁垮塌问题频发(陈勉等，2017)。据不完全统计，四川盆地页岩气井壁失稳导致的旋转导向工具卡钻和埋钻事故达30多台(套)，造成的直接经济损失超过数亿元，导致钻井周期长、钻井成本高，进而影响页岩气经济高效开发。因此，水平井井壁垮塌是页岩气经济高效开发急需解决的关键难题之一。 1.1.2 致密气藏 致密气主要是指赋存于致密砂岩储集层中的天然气，致密砂岩储集层一般具有孔隙度低(＜10%)、渗透率低(＜1mD )、储量丰度低、产量递减快等特点，其单井一般无自然产能或低于工业气流下限，但在一定经济条件和技术措施下可获工业天然气产量。我国致密气具有巨大的资源潜力和可观的规模储量，致密气资源的有效开发对于提高我国油气产量、保障我国能源安全也具有重要意义。根据2015年国土资源部资源评价结果，我国致密气技术可采资源量为12×1012m3；根据中国石油第四次油气资源评价结果，我国致密气总资源量为21.85×1012m3，不过我国致密气资源分布极不均衡，鄂尔多斯盆地上古生界约13.32×1012m3，占总资源量的60%以上，四川、松辽、塔里木盆地均超过1.00×1012m3(贾爱林等，2022)。我国致密气岩层主要包括陆相砂岩、海相碳酸盐岩、火山岩等多种类型，其中陆相砂岩可采资源量占主体，特别是鄂尔多斯盆地上古生界陆相砂岩。2000年以来，中国石油紧密围绕苏里格气田的效益开发，制定了“面对现实、依靠科技、走低成本开发路子”的开发策略，系统开展了关键开发技术攻关，创建了典型的“苏里格模式”之后，我国致密气开发形成了鄂尔多斯盆地快速上产、其他盆地不断突破的格局，四川盆地三叠系须家河组、吐哈盆地侏罗系八道湾组、松辽盆地白垩系登娄库组陆续取得进展；目前，致密气已成为我国产气量最大的气藏类型，2020年陆上产气量达470×108m3，我国也成为致密气产量位居世界第三的国家，不过各盆地产量分布不均衡，鄂尔多斯盆地产气量超过我国致密气总产量的90%。但是，我国致密气探明率处于偏低水平(仅为25.1%)，致密气储集层表现出超低孔、超低渗、各向异性显著、微裂缝发育、毛管效应显著、黏土矿物丰富等特征，鄂尔多斯盆地石盒子组和石千峰组等地层时常发生井壁掉块、井壁垮塌等井下复杂事故，容易导致卡钻甚至埋钻，主要原因包括岩石各向异性、钻井液-页岩物理化学作用、流-固-化多场耦合、复杂井型和轨迹等，直接影响致密气经济高效开发。因此，井壁失稳也是致密气经济高效开发急需解决的关键难题之一。 1.1.3 致密油/页岩油藏 对于致密油与页岩油的概念，国内外由于地质条件、工程技术、开发程度等的不同，存在很多认识差异。致密油与页岩油均无明显圈闭界限，无自然工业产能，需要采用直井缝网压裂、水平井体积压裂、空气与CO2等气驱、纳米驱油剂等方式进行开发，形成“人造渗透率”，持续获得产能，属典型“人造油藏”。致密油是指储集在覆压基质渗透率≤0.1mD(空气渗透率＜1mD)的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集层中的石油(邹才能等，2015)，单井一般无自然产能或自然产能低于工业油流下限，但在一定经济条件和技术措施下可获得工业石油产量，这是目前全球非常规石油发展的亮点领域。页岩油是指成熟或低熟烃源岩已生成并滞留在页岩地层中的石油，页岩既是生油岩，又是储集岩，石油基本未运移，属原地滞留油气资源，是未来非常规石油发展的潜在领域(邹才能等，2022)。我国致密油/页岩油资源也非常丰富，致密油/页岩油的有效开发对于提高我国油气产量、保障我国能源安全也具有重要意义。根据美国能源信息署预测，我国致密油技术可采资源量约44.8?108 t，位居世界第三；中国石油勘探开发研究院初步预测，我国陆上致密油技术可采资源量为20×108～25×108t；根据美国能源信息署预测结果，我国页岩油技术可采资源量约55×108t(邹才能等，2023)。近年来，借鉴北美非常规油气开采成功经验，我国致密油/页岩油勘探开发取得了一系列重要进展，先后建立了长庆油田***致密油示范区、吉木萨尔***陆相页岩油示范区、胜利济阳页岩油***示范区、大庆古龙陆相页岩油***示范区，在鄂尔多斯、松辽、三塘湖、准噶尔、渤海湾等多个盆地取得致密油勘探开发突破，在松辽、准噶尔、鄂尔多斯、四川、三塘湖、柴达木、渤海湾等多个主要盆地取得了页岩油勘探开发突破(邹才能等，2023)。但是，目前我国致密油/页岩油探明程度和产量仍然较低，截至2024年底，我国致密油/页岩油产量实破6000×104t，与北美差距巨大，尚未达到经济有效开发的效果。由于陆相致密油/页岩油地层岩性复杂、纹层/页理发育、微裂缝发育、富含黏土矿物、各向异性特征显著、岩石纵横向非均质性强，钻井过程中井壁掉块、井壁垮塌问题非常突出，容易导致卡钻甚至埋钻，主要原因包括岩石各向异性、钻井液-黏土物理化学作用、流-固-化多场耦合、复杂井型和轨迹、岩性非均质等，直接影响致密油/页岩油经济高效开发。因此，井壁失稳也是致密油/页岩油经济高效开发急需解决的关键难题之一。 1.1.4 深层油气藏 国际上通常将埋深大于等于4500m的地层作为深层，2020年自然资源部发布的《石油天然气储量估算规范》(DZ/T 0217—2020)将埋深3500～＜4500m的地层作为深层，大于等于4500m的地层作为超深层。在中国油气勘探开发实践中，根据中国东西部地温场与油气成藏特点又做了进一步划分，将埋深3500～＜4500m和4500～6000m的地层分别定义为东部和西部地区的深层领域，将埋深大于等于4500m和大于等于6000m的地层分别定义为东部和西部地区的超深层领域(李阳等，2020)。中国钻井工程行业将垂深4500m、6000m、9000m分别作为深层、超深层、特深层的界线(Ma et al.，2016b；高德利和黄文君，2024)。近年来，随着深层油气的不断发现与理论认识的不断深化，发现古老层系仍具备有效的成藏组合与可观的资源潜力，加上钻探技术水平提高，不断突破深度极限，全球在深层油气勘探开发方面取得了重要进展，深层油气资源成为近年来探明储量增长的主体(李阳等，2020)。截至2018年，全球已经发现68个深度超过8000m的油气藏，其中26口井深度超过9000m，最大探测深度达12869m；深度＜4000m、4000～6000m和＞6000m的层系石油探明储量分别占新增探明储量的33%、54%和13%；深度＜4000m、4000～6000m和＞6000m的层系天然气探明储量分别占新增探明储量的39%、40%和21%(李阳等，2020)。经过多年的勘探开发实践，深层、超深层已经成为我国油气勘探开发规模增储上产的重要领域，先后在塔里木、四川、渤海湾、鄂尔多斯、松辽等盆地取得一系列重大发现。根据2018年全国油气矿产储量通报数据，中国已发现深层油田20余个，累计探明石油地质储量超过40×108t，累计产量超过5.7×108t；已发现深层气田10余个，累计探明天然气地质储量近5×1012m3，累计产量超过4300×108m3(李阳等，2020)。因此，深层、超深层已然成为我国陆上油气勘探开发的重要接替领域。但是，深层、超深层油气藏储层埋藏深、地质条件复杂、纵向钻遇层系多、压力系统复杂、未知因素多、地层高温高压、地层地应力高、裂缝发育，深层、超深层油气建井难度极大，钻井过程中井塌、井漏、井喷等井下复杂事故频发，容易诱发卡钻、埋钻、井眼报废、井喷失控等重大事故，使得钻井风险高、钻井效率低、钻井周期长、钻井成本高，严重制约了深层、超深层油气安全高效勘探和开发。 1.2 井壁失稳的主要原因与基本形式 1.2.1 井壁失稳的主要原因 井壁失稳的原因大概可以分为可控因素和不可控因素，如图1-1所示。其中，井壁失稳的不可控因素主要是由地质和地层特性决定的，主要包括地层岩性、矿物成分、天然裂缝、岩石强度、岩石硬度、渗透率、孔隙度、地层水化学性质、膨胀特性(尤其是泥页岩膨胀)、热力学特性、地层孔隙压力、原地应力、地层温度等，其中，钻遇天然裂缝性地层或断层、构造应力地层、异常高应力地层、塑性/蠕变地层、疏松地层、天然受压泥页岩坍塌地层、诱导受压泥页岩坍塌地层是*为复杂的情况。这些不可控因素是无法挑战或改变的，主要是通过预测和优化尽可能适应或缓解其引起的井壁失稳。井壁失稳的可控因素主要由钻探工艺技术水平决定，主要包括钻井液化学性质、钻井液流变性、钻井液温度、静态液柱压力、当量循环密度、循环排量、气相、井眼轨迹、井眼尺寸、起下钻速度、钻柱振动、完井设计等，这些因素大都是人为可以调节和控制的，也需要通过合理的预测和优化，尽可能避免不利地质和地层条件下的井壁失稳问题。 图1-1 井壁失稳的因素 1.2.2 井壁失稳的基本形式 井壁失稳主要是由钻完井过程
|
|
購物車/收銀台(0) | 在線留言板
| 付款方式
| 運費計算
| 聯絡我們
| 幫助中心 |
加入書簽
HOME
新書上架
