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摘要
页岩气开发必须依赖长段水平井技术，但页岩属于典型的钻井易失稳地层，制约了页岩储层长段水平井钻井。水化损伤是造成该类地层垮塌失稳的主要诱因。钻井过程中，渗吸作用是钻井液中的水相介质进入地层的主要形式之一。水相介质进入页岩后，与内部黏土发生水化反应，形成损伤效应。目前，对页岩水化损伤机制的研究已经较为成熟，但围绕渗吸与水化的相关性研究较为缺乏，对渗吸过程中的页岩水化损伤演化规律的认识不够深入，限制了页岩储层水平井钻井提质提速。基于此，本文结合室内渗吸实验与力学实验，以损伤力学理论为基础，明确了页岩渗吸特征，以及渗吸过程中的水化结构损伤演变规律，构建了渗吸过程中的页岩水化损伤本构模型，分析了渗吸过程中页岩能量响应规律。研究结果表明：页岩渗吸在前期更为显著，后期逐渐趋于稳定。水化损伤程度与渗吸程度具有对应性。渗吸过程中，页岩水化裂纹逐渐扩展，力学强度降低，页岩从脆性向塑性转变。随渗吸时间增加与水化作用增强，岩石吸收总能、弹性能以及耗散能均呈现降低趋势，力学稳定性变差。研究成果深化了对页岩储层力学行为特征的认识，为实现页岩气储层高效安全的长段水平井技术提供了理论支撑。
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单位西南石油大学; 中国石油西南油气田分公司
