深层脆性页岩力学性能及井壁稳定性研究

作者：韩正波,刘厚彬,张靖涛,杨华建,沈欣宇,阳强

摘要：四川盆地中部龙马溪组页岩地层硬度高、脆性强,钻井过程中井壁坍塌严重,阻卡频发。为解决钻井过程中井壁坍塌问题,测试了以四川盆地自201井为代表的深层页岩微细观组构、水理化性能及力学性能参数各向异性特征,并考虑井眼轨迹、层理缝产状、井筒-地层耦合渗流效应、层理缝力学弱面效应等因素,建立了深层脆性页岩水平井井壁稳定理论模型。实验结果表明:深层页岩脆性矿物含量高达70%,水化膨胀性极低,页岩基质力学强度高,但层理缝间强度低,页岩容易沿层理缝滑移崩落。模型计算结果表明:层理缝力学弱面效应影响明显,当井眼轨迹与层理缝面法向之间夹角满足一定角度,井壁倾向沿层理缝剪切滑移垮塌;井筒-地层间渗流效应不可忽略,压力穿透效应降低钻井液的有效径向支撑力,诱发层理缝起裂、延伸至崩落,合理的钻井液密度及有效封堵性可提高深层页岩水平井井壁稳定性。研究成果揭示了深层脆性页岩井壁坍塌作用机理,可为深层脆性页岩水平井关键工程参数设计提供理论依据。

发文机构：油气藏地质及开发工程国家重点实验室 西南石油大学 中国石油长庆油田分公司 中国石油西南油气田分公司 四川页岩气勘探开发有限责任公司

关键词：深层脆性页岩井壁稳定各向异性弱面效应龙马溪组四川盆地deep brittle shalewellbore stabilityanisotropyweak plane effectLongmaxi FormationSichuan Basin

分类号： TE142[石油与天然气工程—油气勘探]