目前塔里木盆地和四川盆地油氣資源勘探開發(fā)深度均已突破9000m，并正向“萬米”特深層進軍，中國已成為世界深部油氣領域勘探開發(fā)最活躍的地區(qū)。然而，深部地層地質(zhì)年代老，經(jīng)歷多期構造運動，在構造變形強烈區(qū)域容易形成破碎帶。破碎帶地層巖體完整性差，地應力分布復雜，力學性質(zhì)難以準確評估。工程實踐表明，深部地層鉆井遭遇破碎帶的概率顯著上升，且鉆遇后普遍發(fā)生井壁失穩(wěn)。但由于失穩(wěn)機理認識不清，難以制定針對性的控制對策，破碎地層井壁極易發(fā)生大規(guī)模掉塊垮塌，導致卡鉆和井眼填埋等復雜/惡性事件。破碎地層高頻次發(fā)生的嚴重井壁失穩(wěn)事件已成為阻礙深部地層高效安全鉆井的瓶頸之一。相關研究認識刊登在《石油學報》第45卷第5期。
基于深部破碎地層井壁失穩(wěn)研究進展和存在問題總結，提出了地層—井眼跨尺度建模與靜/動力學失穩(wěn)模擬研究思路，明確了五個關鍵的研究著力點：①攻關離散—連續(xù)耦合建模與數(shù)值模擬方法，實現(xiàn)地層—井眼跨尺度建模和井周巖體破碎特征精細表征；②明確深部高應力高溫與鉆井液耦合作用下巖塊摩擦系數(shù)變化規(guī)律，揭示其對破碎井壁應力傳遞和穩(wěn)定性影響機制；③開展巖石裂縫亞臨界擴展機理探索，在分子尺度上闡明巖石裂縫尖端膠結破壞與亞臨界擴展力學機制，揭示井壁失穩(wěn)時間滯后效應；④從軌跡延伸和動載荷沖擊等方面開展失穩(wěn)動態(tài)演化模擬，揭示鉆井工程因素對井壁動力學失穩(wěn)的影響機制；⑤升級井壁失穩(wěn)大尺寸物理模擬實驗設備與方法，結合力鏈理論探索破碎井壁承壓演化機制和掉塊/垮塌規(guī)律。最后，提出基于地層參數(shù)、工程靜力學和動力學參數(shù)的井壁失穩(wěn)風險評價框架思路，支撐破碎地層井壁失穩(wěn)預測與防控。
論文鏈接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202405009
