溫度和化學(xué)耦合作用對(duì)泥頁(yè)巖地層井壁穩(wěn)定性的影響

丁乙，梁利喜，劉向君，許麗

（西南石油大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610500）

溫度和化學(xué)耦合作用對(duì)泥頁(yè)巖地層井壁穩(wěn)定性的影響

丁乙，梁利喜，劉向君，許麗

（西南石油大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610500）

鉆井工程中，泥頁(yè)巖地層井壁失穩(wěn)問(wèn)題嚴(yán)重。由于泥頁(yè)巖地層的強(qiáng)水化膨脹性，目前大部分研究都集中于此，從而弱化了其他因素對(duì)井壁穩(wěn)定性的影響。基于熱孔隙彈性理論，考慮泥頁(yè)巖的半透膜效應(yīng)，對(duì)鉆井過(guò)程中泥頁(yè)巖地層溫度和化學(xué)滲流作用對(duì)井周應(yīng)力和坍塌壓力的影響程度進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：鉆井液與地層的溫差和化學(xué)滲流均會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)附加應(yīng)力，該附加應(yīng)力會(huì)造成地層坍塌壓力上升。同時(shí)由于溫差和化學(xué)滲流的附加應(yīng)力存在，井周應(yīng)力分布發(fā)生變化。井周應(yīng)力的重新分布使井周失穩(wěn)區(qū)域改變，近井地帶巖石穩(wěn)定性較差，造成擴(kuò)徑率增大。因此，對(duì)于泥頁(yè)巖地層井壁穩(wěn)定性分析，在著眼于泥頁(yè)巖水化特性的同時(shí)，溫度和化學(xué)滲流作用不能忽視。

泥頁(yè)巖；溫差；化學(xué)滲流；失穩(wěn)區(qū)域；井壁穩(wěn)定

0　引言

在鉆井工程中，泥頁(yè)巖地層容易出現(xiàn)井壁失穩(wěn)現(xiàn)象［1］，它的主要誘因是泥頁(yè)巖的強(qiáng)水化膨脹性。因此，目前針對(duì)泥頁(yè)巖井壁失穩(wěn)的研究都集中于泥頁(yè)巖的水化膨脹性［2-3］。然而，在鉆井液與地層巖石的溫差條件下，井壁圍巖會(huì)產(chǎn)生附加溫變應(yīng)力。同時(shí)，雖然泥頁(yè)巖具有低滲透性，但在水力與化學(xué)勢(shì)能梯度的作用下，引起的井周滲流依然存在，尤其是在水化作用后裂縫擴(kuò)展，巖石滲透率增加，滲流現(xiàn)象則更為明顯，產(chǎn)生的滲流附加應(yīng)力使得井壁巖石受力狀態(tài)發(fā)生變化［4］，從而對(duì)井壁穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。……