青岛海洋所天然气水合物储层钻井风险研究取得新进展

近日，自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所在天然气水合物钻井过程地质风险防控方面研究取得新进展。研究揭示了水合物储层钻井液侵入过程中井周储层变形特性和井眼失稳机理，为水合物储层钻井过程中地质风险防控提供了新思路。该成果发表在油气领域国际权威期刊Energy(一区TOP，IF=8.857)，董林博士为论文第一作者，吴能友研究员和李彦龙研究员为通讯作者。

天然气水合物储层具有埋藏浅、未成岩和弱胶结等特点，钻采过程中易于发生地质风险，严重制约天然气水合物安全高效开发。针对水合物储层钻井侵入过程引发水合物相变分解和井壁失稳的问题，研究团队建立了适用于描述水合物储层钻井液侵入过程的多场耦合模型，该模型能够准确刻画井周储层多物理场变化规律和井壁变形特征，揭示了钻井液侵入和水合物分解对井壁稳定性的影响机理；基于数值模拟结果，指出了钻井液侵入过程中会造成井周出现应力和应变的集中，导致井眼容易出现失稳破坏；同时井眼形状对于应力集中和井眼屈服区域影响较大。此外，考虑中间主应力的影响，基于三向应力建立适用于水合物储层的破坏准则并提出了失效系数，在判断风险区域的同时还能对特定区域风险程度进行定量评价。上述结论对于准确预测水合物储层钻井过程中井眼失稳风险具有重要意义。

该项研究由青岛海洋地质研究所、崂山实验室、中国石油大学（华东）和加拿大滑铁卢大学研究团队共同完成。同时，上述研究得到了国家自然科学基金（No.42076217, 41976074），国家留学基金（No.202006450082），崂山实验室“十四五”重大项目（No.2021QNLM020002）的支持。

水合物储层钻井过程及其控制机理