井壁稳定的力学与化学协同作用机理及应用基础理论研究

在石油钻井中，井眼稳定问题是普遍存在的世界性难题，每年造成的直接经济损失达数亿美元，因此国内外许多研究机构都在致力于此项研究。多年来井壁稳定理论与技术研究都没有重大突破和实质进展，主要原因是井壁稳定的岩石力学研究与钻井液化学研究机理与基础理论研究不够系统和深入。本研究就是把井壁稳定的力学、钻井液化学研究以及井壁稳定的力学与化学协同作用研究有机地结合起来，旨在将泥浆对井壁作用的化学力与井壁应力作为一个整体进行系统的研究。目前的研究进展已成为严重影响我国油气资源重要接替区勘探开发进程的技术瓶颈，并且大大削弱了我国钻井技术的核心竟争力，成为妨得我国油气勘探开发走向国外的重大技术障碍，它是当前钻井及钻井液技术发展的世界前沿课题。因此本项目研究不但具有重大的学术意义，它对我国油气田勘探与开发方案的科学决策、保护油气储层与井壁稳定领域的基础科学理论研究以及服务油田生产都具有重大的现实意义。

井壁稳定是石油钻井中普遍存在的世界性难题，我国井壁失稳现象十分严重，是制约我国西部油田勘探开发速度的最主要技术瓶颈，因此，它是石油工程中一个必需研究而且是非常重要的研究领域。造成井壁失稳问题有钻井液因素以及力学不平衡二大因素，多年来井壁稳定技术研究没有重大突破和实质进展的重要原因之一是把井壁稳定的岩石力学研究与钻井液化学研究本来不能分离而实际研究中往往分离开来研究；本项目主要对井壁稳定的力学、钻井液化学以及井壁稳定的力学与化学协同作用作为一个整体来研究，同时对井壁稳定研究进行总结，使我国在该领域研究中保持国际先进地位，也为我国学者在此领域继续深入研究奠定了一定的基础。. 在项目研究过程中，发表了与项目有关的研究论文4篇，参加会议论文1篇，申请了中华人民共和国国家专利5项，其中发明专利2项，实用新型专利3项，其中1项实用新型专利申请获得授权，申请国家软件著作权1项。. 项目的主要研究成果有：涠洲11-2油田地层破裂压力、坍塌压力、岩石力学及地应力模拟试验研究，通过试验分析得知，涠洲油田地应力分布规律为：上覆岩层压力>最大水平主应力>最小水平主应力；从力学与化学协同作用机理方面进行了研究，同时确定能够维持井壁稳定的钻井液“安全”密度窗口，进一步证实了泥页岩井壁稳定的力学-化学耦合作用机理对稳定井壁所起的积极有效的作用；新型泥页岩水化作用抑制剂的筛选；新型泥页岩井壁稳定室内评价装置的研究，为新型高效抑制剂钻井液体系、高效封堵钻井液体系以及防塌钻井液体系的研究成功提供了重要的试验评价手段；泥页岩测试专用三轴岩心夹持器、多功能全直径径向夹持器与人工井壁压制装置的研究；井壁稳定力学与化学协同作用机理及应用基础理论研究总结。. 本项研究对涠洲11-2与邻近油田区块勘探开发中制定稳定井壁的石油工程工艺措施提供理论指导，研制的高温高压泥页岩井壁稳定评价装置填补了我国在井壁稳定动态模拟研究试验方法上的空白，有望大面积推广应用，它的推广应用对我国石油工程中井壁稳定技术研究具有重要的现实意义。