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弱成岩水合物储层钻井作业扰动效应建模分析

         
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我国海域水合物储量极大,但储层通常埋藏浅、强度低、成岩性差,钻井作业产生的扰动会导致井眼坍塌失稳,影响钻井效率及安全。为此,以南海神狐海域SH2站位为例构建了用于探讨水合物储层钻井作业扰动效应的多场耦合数学模型,并通过钻井液扰动效应试验对数学模型的适用性进行了验证,同时探究了钻井期间近井地带温度、孔隙压力、水合物分解及井眼屈服失稳状况等的扰动演化规律。研究发现:(1)钻井液侵入对近井地带温度的扰动要弱于其对孔隙压力的影响,钻井作业持续不到6 h就可使模型孔隙压力被完全扰动,而钻井24 h仅使井周宽度1.18 m的地层温度受到影响。(2)尽管研究工况下井周水合物最终分解范围达0.408 m,但水合物在钻井初期分解较快,随着钻井作业的持续才会逐渐变缓。(3)近井地带物性参数主要受水合物分解影响,同时随应力变化而改变;水合物分解会使地层强度降低,但会使其孔渗性能得到显著提高。(4)井周塑性屈服区域在钻井过程中会以逐渐降低的速率向外扩展,最终形成环绕井眼且长轴沿最小水平主应力方向的屈服椭圆,最终井眼扩大率达45.96%。研究结果可为深入理解弱成岩水合物储层钻井井壁失稳机制的探讨提供理论支撑。

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