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(fā)。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(shù)各向異性特征,并考慮井眼軌跡、層理縫產(chǎn)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(wěn)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(zhì)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(fā)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(wěn)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(shù)設計提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：特種油氣藏. 2020,27(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

自201井龍馬溪組頁巖巖心

破碎巖樣微觀結構

當裂縫傾向為90°、傾角為30°時，井眼軌跡對坍塌壓力當量密度的影響如圖5所示。由圖5可知，井眼方位角為270°時，井壁坍塌壓力當量密度最大值在4個情況下最小。由圖5b可知，井斜角為0～30°時，井壁坍塌壓力當量密度最小。當井斜角為30～90°，方位角為30～150°和210～330°時，井壁的坍塌壓力當量密度高達1.790 g/cm3以上，井壁處于易坍塌狀態(tài)，不利于造斜段以及水平井的井壁穩(wěn)定。坍塌壓力當量密度增大的主要原因:該層段巖石破碎導致近井壁地帶鉆井液滲流能力增大，壓力穿透破碎地帶，孔隙壓力增大，同時，起下鉆過程中井筒孔隙壓力瞬間減小，形成異常低壓，導致井壁巖石崩落，井筒形成卡鉆。圖4 不同井斜角、方位角與坍塌壓力當量密度的關系

【參考文獻】：
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本文編號：3252375