定向井坍塌压力上限对钻井安全密度窗口的影响

一般钻井安全密度窗口通过计算坍塌压力与破裂压力确定，钻井液密度过低会引起井壁坍塌。实际钻井情况反映， 钻井液密度超过坍塌压力上限也会造成井壁坍塌。结合井壁成像测井，分析了高密度钻井液下的井周应力状态，建立了σz’＞σr’ ＞σθ’ 模式的坍塌压力上限计算模型，推导得出了直井的解析表达式与定向井的数值计算方法。结果显示：不论直井或定向井， 对于强度低于某一临界值的地层，以传统的破裂压力作为安全密度窗口的上限将会低估井壁失稳风险；地层强度临界值的大小取决于主地应力、孔隙压力、有效应力系数。对定向井而言，坍塌压力上限随井斜角和方位角变化的敏感性较高，沿水平最小地应力方向钻进的井眼坍塌压力上限较高；随井斜角增大，坍塌压力上限与破裂压力值逐渐趋于接近。研究结果可防范高密度钻井液引起的井壁损伤和井塌现象