溫度和化學耦合作用對泥頁巖地層井壁穩定性的影響

丁乙，梁利喜，劉向君，許麗

（西南石油大學“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室，四川成都610500）

溫度和化學耦合作用對泥頁巖地層井壁穩定性的影響

丁乙，梁利喜，劉向君，許麗

（西南石油大學“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室，四川成都610500）

鉆井工程中，泥頁巖地層井壁失穩問題嚴重。由于泥頁巖地層的強水化膨脹性，目前大部分研究都集中于此，從而弱化了其他因素對井壁穩定性的影響。基于熱孔隙彈性理論，考慮泥頁巖的半透膜效應，對鉆井過程中泥頁巖地層溫度和化學滲流作用對井周應力和坍塌壓力的影響程度進行了分析。結果表明：鉆井液與地層的溫差和化學滲流均會產生相應附加應力，該附加應力會造成地層坍塌壓力上升。同時由于溫差和化學滲流的附加應力存在，井周應力分布發生變化。井周應力的重新分布使井周失穩區域改變，近井地帶巖石穩定性較差，造成擴徑率增大。因此，對于泥頁巖地層井壁穩定性分析，在著眼于泥頁巖水化特性的同時，溫度和化學滲流作用不能忽視。

泥頁巖；溫差；化學滲流；失穩區域；井壁穩定

0　引言

在鉆井工程中，泥頁巖地層容易出現井壁失穩現象［1］，它的主要誘因是泥頁巖的強水化膨脹性。因此，目前針對泥頁巖井壁失穩的研究都集中于泥頁巖的水化膨脹性［2-3］。然而，在鉆井液與地層巖石的溫差條件下，井壁圍巖會產生附加溫變應力。同時，雖然泥頁巖具有低滲透性，但在水力與化學勢能梯度的作用下，引起的井周滲流依然存在，尤其是在水化作用后裂縫擴展，巖石滲透率增加，滲流現象則更為明顯，產生的滲流附加應力使得井壁巖石受力狀態發生變化［4］，從而對井壁穩定性產生影響?！?br>