天然氣水合物藏井眼蠕變縮徑研究

李 陽(yáng)， 程遠(yuǎn)方, 閆傳梁， 周曉輝

(中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院， 青島 266580)

天然氣水合物具有資源量大、能量密度高和低污染等優(yōu)點(diǎn)[1]，被公認(rèn)為是具有良好前景的重要后續(xù)清潔能源[2]，全球天然氣水合物的碳儲(chǔ)量相當(dāng)于現(xiàn)已探明的石油、煤和天然氣等常規(guī)化石能源總含碳量的2倍[3-5]。受水合物相平衡條件和地溫梯度的限制，天然氣水合物主要分布在深海和永久凍土區(qū)，埋存深度淺，沉積物膠結(jié)程度差[6-8]。各國(guó)學(xué)者對(duì)于水合物的力學(xué)性質(zhì)展開(kāi)了大量研究[9-11]，發(fā)現(xiàn)水合物儲(chǔ)層具有極強(qiáng)的蠕變特性[12]。由于水合物在儲(chǔ)層中起到了很強(qiáng)的膠結(jié)作用，因此水合物飽和度的不同會(huì)對(duì)其蠕變特性產(chǎn)生非常大的影響。對(duì)于不同的水合物藏，其水合物飽和度必然不同，同時(shí)鉆井和開(kāi)采等工程作業(yè)也會(huì)導(dǎo)致水合物分解，影響其飽和度和蠕變特性[13]。

由于鉆井工程的擾動(dòng)，井眼附近會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，對(duì)于蠕變性地層，應(yīng)力的增大會(huì)使其產(chǎn)生蠕變變形。蠕變對(duì)鉆井最大的影響是會(huì)造成井眼縮徑，影響起下鉆作業(yè)。目前對(duì)于蠕變地層井壁穩(wěn)定的研究主要在鹽巖地層和軟泥巖地層，近年也開(kāi)始關(guān)注脆性巖石蠕變。殷有泉等[14]采用理論計(jì)算和數(shù)值模擬的方法，分析了蠕變地層中套管載荷，認(rèn)為套管載荷的黏彈性解最終趨近于彈性解。Willson等[15]、Poiate等[16]建立了二維有限元或有限差分模型，分析了水平地應(yīng)力作用下鹽膏層中套管載荷。Machay等[17]、Wang等[18]等建立了三維有限元或有限差分模型，分析了三維地應(yīng)力作用下鹽膏層中套管力學(xué)狀態(tài)。……