一种适用于欠平衡钻井的井壁稳定方法及实验装置

摘要

本发明涉及一种适用于欠平衡钻井的井壁稳定方法及实验装置。包括以下步骤：（一）确定泥页岩的地层水活度；（二）确定待钻地层孔隙压力；（三）计算地层温度；（四）利用膜效率测试实验装置测量地层膜效率；（五）根据钻井液液柱压力和井深确定钻井液密度；（六）如果确定钻井液密度，则确定钻井液液柱压力同地层压力之间的差值为欠压值，根据总势能平衡原理，利用欠压值获得化学势差，再根据化学势差和地层水活度确定钻井液活度；（七）根据确定结果调整钻井液密度或活度来保持井壁稳定。有益效果：充分考虑了化学势的作用，精确的给出保持地层总势能平衡时的钻井液密度，有效的防止了钻井液滤液侵入地层，提高了井壁稳定性，增强了欠平衡钻井技术的应用推广。

主权项

一种适用于欠平衡钻井的井壁稳定方法，其特征是包括以下步骤：（一）利用等温吸附试验采集确定泥页岩的地层水活度；（二）根据邻井测井数据和地层压力测试数据确定待钻地层孔隙压力；（三）根据随钻测井的地层温度数据确定地层温度，或者根据地区的地温梯度计算地层温度；（四）利用膜效率测试实验装置测量地层膜效率；所述的膜效率测试实验装置包括伺服控制注入泵（1）、恒温箱（7）、岩心夹持器（8）、计算机数据采集系统（19）、背压调节器（21）、储液箱（28），岩心夹持器（8）置于恒温箱（7）内，伺服控制注入泵（1）用于实现给岩心的下端钻井液提供压力和给岩心的上端钻井液提供循环压力，背压调节器（21）用于保持岩心夹持器（8）上端钻井液的流动压力恒定；计算机数据采集系统（19）用于实时采集和记录压力和恒温箱（7）中的温度；所述岩心夹持器（8）包括岩心夹持器上端盖（29）、岩心夹持器下端盖（30）、环氧树脂（9）和密封圈（31），岩心（10）夹在岩心夹持器上端盖（29）和岩心夹持器下端盖（30）之间，环氧树脂（9）将岩心的四周包裹形成规则的试样；（五）如果确定使用某种钻井液时，则利用湿度计测量待用钻井液活度，确定钻井液与地层流体之间的化学势差，再根据总势能平衡原理，利用化学势差和地层孔隙压力确定钻井液液柱压力，根据钻井液液柱压力和井深确定钻井液密度；（六）如果确定钻井液密度，则确定钻井液液柱压力同地层压力之间的差值为欠压值，根据总势能平衡原理，利用欠压值获得化学势差，再根据化学势差和地层水活度确定钻井液活度；（七）根据确定结果调整钻井液密度或活度来保持井壁稳定。