基于抛物线强度准则的泥页岩井壁稳定性分析

作者：丁乙; 刘向君; 罗平亚; 梁利喜

来源：大庆石油地质与开发, 2018, 37(05): 160-167.

DOI：10.19597/J.ISSN.1000-3754.201711042

• 泥页岩地层
• 水化作用
• 抛物线强度准则
• 井壁稳定

泥页岩地层井壁垮塌现象频发,其主要诱因在于泥页岩的强水化特性。由于水化作用影响,泥页岩与钻井液接触后,力学强度将发生明显改变。准确预测不同钻井时间下的泥页岩强度是保持井壁稳定性的基础。通过室内实验,对钻井液作用下的泥页岩力学特性进行分析,在此基础上,对适用于泥页岩的强度准则进行探讨,分析认为:针对一定力学性质的泥页岩,采用不同强度准则得到的岩石破坏应力具有明显差异,因此强度准则的优选具有必要性。在原状地层条件下,采用抛物线型与直线型强度准则对三轴实验数据进行拟合,结果显示两者的拟合值都与实测值吻合较好。然而随着钻井液作用时间增加,针对受明显水化作用的泥页岩,两者拟合趋势线出现显著差异,实测数据逐渐倾向抛物线型趋势线。因此,基于抛物线强度准则,考虑水化作用对泥页岩强度影响,建立泥页岩地层坍塌压力预测方法并分析地层井壁稳定性,结果表明:基于抛物线模型得到的坍塌压力随井眼轨迹、地应力和钻井时间的变化趋势与常规模型的计算结果一致,但预测安全钻井液密度有所差异。随钻井时间增加,该差异值逐渐增大。通过现场实例分析证明:基于抛物线强度准则的井壁稳定模型能更准确预测泥页岩地层坍塌压力,且与油田现场数据具有较好的对应性,从而证明该模型在泥页岩地层钻井工程中的适用性。

• 单位
  西南石油大学; 油气藏地质及开发工程国家重点实验室