水基钻井液加强泥页岩井壁稳定研究

发布时间：2020-04-05 00:20

【摘要】：页岩气开发主要以钻取大位移水平井为主,加上泥页岩层理明显,孔隙分布多,微裂缝十分发育,在长水平段钻井过程中,容易发生发生井筒不稳定性问题,例如井筒的掉块、脱落和垮塌等。以美国为主的北美等国家取得了开发页岩气的重大成功,我国也是一个页岩气资源储量非常丰富的国家,所以开发本土页岩气具有十分重大的意义。页岩气开发的一项关键技术就是水平井钻井技术,而我国涪陵地区龙马溪泥页岩地层属于一种孔隙和裂缝发育的硬脆性泥页岩,在钻井过程中,极易造成井壁坍塌失稳等复杂问题。本文以龙马溪泥页岩为例,对泥页岩进行全面的理化性质分析和研究,泥页岩失稳的原因,主要是井筒滤液和压力沿着泥页岩孔隙和裂缝传递进入泥页岩内部,使裂缝延伸和扩展,泥页岩颗粒间内摩擦力降低,导致泥页岩硬度和强度都大幅下降,最终导致泥页岩脱落掉块,坍塌失稳。因此,提高泥页岩井筒稳定性的最佳方法就是,有效的封堵泥页岩的纳-微孔缝。目前,大多数水基钻井液的颗粒尺寸都在微米级以上,而泥页岩的微孔缝在几十纳米到几百纳米之间,常规方法不能封堵泥页岩。纳米材料作为一种特殊材料,具有尺寸小,比表面大等特点,具有封堵泥页岩微孔缝的特征。通过一系列纳米封堵实验,表明了纳米材料封堵泥页岩的潜力。最后,分别将纳米材料添加到水基钻井液和现场泥浆中,通过泥页岩硬度和强度测试、水化分散和膨胀率测定、配伍性等实验,综合表明,纳米材料与水基钻井液的配伍性较好,对抑制泥页岩分散,降低泥页岩硬度和强度和下降,封堵泥页岩孔缝具有良好的效果,能够起到稳定泥页岩井壁的作用。
【图文】：

技术路线图,泥页岩,井壁失稳,井壁稳定

1.3 研究目标、研究内容及技术路线标过调研目前国内外泥页岩井壁失稳基理以及页岩气水进展，通过一系列实验，并结合泥页岩的特性，对硬脆析，找出适用于稳定泥页岩的技术，探索新方法，对新得出最新的硬脆性泥页岩井壁稳定对策。容外井壁失稳基理以及水基钻井液稳定泥页岩技术；马溪泥页岩基本特性进行分析，研究井壁稳定；封堵技术，对泥页岩纳-微孔隙进行封堵，稳定泥页堵技术在水基钻井液中的应用进行评价。线

压制机,线性膨胀,岩样,泥页岩

2564 96.67% 95.72%2835 97.35% 95.46%3046 95.71% 95.38%3158 96.87% 94.79%3358 97.73% 96.67%2-5 可以看出，龙马溪泥页岩在清水中的一次和二次滚动回收马溪泥页岩本身的水化分散性较弱，其泥页岩失稳经常以发出来。性膨胀性实验岩石膨胀，主要是井下岩石中所含有的黏土矿物水化膨胀过程的水化膨胀性，，通常采用测定岩样线性膨胀百分数（也叫膨胀表示地层的膨胀性能。实验前，也要对岩样进行预处理，先将磨碎，过 200 目筛网，得到泥页岩粉末，然后使用 WT-NP-01-膨胀量测定仪对硬脆性泥页岩的膨胀率进行测定。
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE254;TE37

【参考文献】