深層脆性頁巖力學性能及井壁穩定性研究

作者：韓正波,劉厚彬,張靖濤,楊華建,沈欣宇,陽強

摘要：四川盆地中部龍馬溪組頁巖地層硬度高、脆性強,鉆井過程中井壁坍塌嚴重,阻卡頻發。為解決鉆井過程中井壁坍塌問題,測試了以四川盆地自201井為代表的深層頁巖微細觀組構、水理化性能及力學性能參數各向異性特征,并考慮井眼軌跡、層理縫產狀、井筒-地層耦合滲流效應、層理縫力學弱面效應等因素,建立了深層脆性頁巖水平井井壁穩定理論模型。實驗結果表明:深層頁巖脆性礦物含量高達70%,水化膨脹性極低,頁巖基質力學強度高,但層理縫間強度低,頁巖容易沿層理縫滑移崩落。模型計算結果表明:層理縫力學弱面效應影響明顯,當井眼軌跡與層理縫面法向之間夾角滿足一定角度,井壁傾向沿層理縫剪切滑移垮塌;井筒-地層間滲流效應不可忽略,壓力穿透效應降低鉆井液的有效徑向支撐力,誘發層理縫起裂、延伸至崩落,合理的鉆井液密度及有效封堵性可提高深層頁巖水平井井壁穩定性。研究成果揭示了深層脆性頁巖井壁坍塌作用機理,可為深層脆性頁巖水平井關鍵工程參數設計提供理論依據。

發文機構：油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室 西南石油大學 中國石油長慶油田分公司 中國石油西南油氣田分公司 四川頁巖氣勘探開發有限責任公司

關鍵詞：深層脆性頁巖井壁穩定各向異性弱面效應龍馬溪組四川盆地deep brittle shalewellbore stabilityanisotropyweak plane effectLongmaxi FormationSichuan Basin

分類號： TE142[石油與天然氣工程—油氣勘探]