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摘要
当利用超临界CO2作为钻井液钻进页岩地层时，井壁稳定是重点关注问题。超临界CO2与页岩相互作用复杂，而对于超临界CO2吸附效应对超临界CO2开发页岩油气资源过程中的井壁稳定性影响则研究较少。本文将超临界CO2吸附效应对页岩变形和力学性质影响纳入到超临界CO2渗流的多物理场耦合过程中，在超临界CO2运输特性和热力学特性的基础上，构建考虑吸附效应的超临界CO2钻井多物理场耦合井壁稳定模型。基于有限元数值计算方法，分析超临界CO2钻进过程中的地层温度、孔隙压力和地层应力的时空分布规律，研究超临界CO2吸附效应对井壁稳定性的影响。结果表明：超临界CO2吸附效应引起的固体变形对地层温度和流体渗流没有明显影响；吸附效应对应力分布具有显著影响，吸附应变会使应力值增大，而吸附对弹性模量的影响则会使应力值降低；忽略吸附应变会小幅度低估井壁失稳风险，而忽略吸附对页岩弹性模量的影响会较大程度地低估井壁垮塌风险；当井深超过1 200 m时，坍塌压力超过井筒压力，超临界CO2钻井将发生井壁垮塌。该文可为超临界CO2钻井的井壁稳定性研究提供理论指导。
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单位中国石油大学（北京）; 油气资源与探测国家重点实验室
