力-化耦合作用下水化坍塌周期研究

摘要

在钻井过程中,钻井液与泥页岩相互作用所引起的水化应变,改变了井周应力分布,减小了泥页岩岩石强度,使得岩石力学参数也出现了改变,最后的结果导致井壁失稳,发生井壁坍塌。作者基于前人针对水化作用对于岩石力学参数影响的研究,以弹性力学和岩石力学等理论为基础,通过室内实验得出吸水扩散系数,同时考虑水化作用产生的弱化影响和附加水化作用所产生的应力,建立了力-化耦合作用下坍塌压力预测模型,绘制了水化坍塌周期图版。研究结果表明,含水量与吸水处距离成负相关关系,与吸水时间呈正相关关系,同时水化作用也会对岩石力学参数造成影响。南海目标储层在使用密度为1.12 g/cm^(3)的水基聚合物钻井液的条件下坍塌周期在10 d左右;当钻井液密度为1.13 g/cm^(3)时,坍塌周期为21 d。最终从水化坍塌周期图版可以看出,在钻开泥页岩地层后,将泥浆密度逐渐提升至1.14~1.15 g/cm^(3)之间,有益于长时间维持井壁稳定,防止井壁坍塌。该研究成果丰富了泥页岩井壁稳定研究内容,为安全钻井周期的设计提供了理论依据。