年度科技最佳进展｜天然气水合物储层井壁稳定技术及应用

天然气水合物储层井壁稳定技术及应用

主要完成人：

闫传梁，程远方，韩忠英，李阳，魏佳，陈勇

主要完成单位：

中国石油大学（华东）石油工程学院

南海泥质细粉砂水合物储层具有弱胶结、低渗透、多场耦合响应剧烈等特殊的物理力学特性，钻井过程极易发生井壁失稳。且在钻井过程中近井围岩及环空岩屑中的水合物分解产气会造成井筒压力的降低，使得传统的井壁稳定分析方法难以实现水合物储层井壁失稳规律精确预测和调控。基于此，课题组开展水合物储层三轴力学实验及蠕变实验，建立了适合南海泥质细粉砂水合物储层的黏-弹-塑性本构模型，形成了水合物储层物理力学特性表征方法；创建了泥质细粉砂水合物储层“热-流-固-化”多场耦合模型，揭示了钻井过程储层多场耦合工程响应机制；发现了水合物钻井井筒-地层耦合作用机制，确定了钻井液温度、压力、排量等对水合物储层井壁稳定的协同影响规律，提出了温度-压力双剖面调控井壁稳定新方法，有效解决了水合物储层钻井过程的井壁失稳问题。

项目成果2021年以来在《Energy》等知名期刊上发表论文9篇（其中SCI/EI收录8篇），授权发明专利5件（其中美国专利2件，日本专利1件），软件著作权3项；由孙金声院士、蔡美峰院士等专家组成的鉴定委员会认为温度-压力双剖面调控井壁稳定技术处于国际领先水平。项目成果在2021年国内首次自主实现的水深1757.65米、测井深度300米水合物钻探测井作业中，保障了超深水水合物钻探及随钻测井作业，打破了我国海洋水合物自主钻探测井作业深度和作业水深两项纪录。