油田硬脆性页岩井壁稳定性技术研究徐扬--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

油田硬脆性页岩井壁稳定性技术研究徐扬

发表时间：2020/1/8 来源：《论证与研究》2019年10期作者：徐扬冼田德

[导读] 摘要：井壁失稳一直是困扰石油工业界的一个大问题，在世界许多油田都存在，也一直没有能够得到很好的解决。由于这些地区地层所造成的井壁不稳定还影响钻井速度、测井、固井质量，又使部分地区无法钻达目的层，影响勘探目的的实现。传统的实验方法很难解决所有的井壁失稳的问题，对于高含蒙脱石的软泥页岩的水化膨胀引起的井壁坍塌问题，用常规的试验方法能很好的在室内得到评价；但是对于一些以伊利石、伊蒙混层为主的硬脆性泥页岩

                                                                                     徐扬冼田德
                                             (中海油服油田化学事业部湛江作业公司广东湛江 524057)
        摘要：井壁失稳一直是困扰石油工业界的一个大问题，在世界许多油田都存在，也一直没有能够得到很好的解决。由于这些地区地层所造成的井壁不稳定还影响钻井速度、测井、固井质量，又使部分地区无法钻达目的层，影响勘探目的的实现。传统的实验方法很难解决所有的井壁失稳的问题，对于高含蒙脱石的软泥页岩的水化膨胀引起的井壁坍塌问题，用常规的试验方法能很好的在室内得到评价；但是对于一些以伊利石、伊蒙混层为主的硬脆性泥页岩引起的井壁失稳，一直未能找到很好的评价方法。因此，建立对硬脆性泥页岩井壁稳定的评价方法十分迫切。根据硬脆性泥页岩的具体性质，探索出一种硬脆性泥页岩微裂缝封堵效果的室内评价方法，对井塌的原因和处理措施进行相应的研究，从而降低井塌事故的发生率，提高作业效率。
        关键词：井壁失稳；硬脆性页岩；微裂缝；封堵
        0引言
        根据硬脆性泥页岩的孔径分布，在钻井液体系中加入一部分和泥页岩孔喉相匹配的超细架桥粒子和可变粒子，期望降低或阻止钻井液滤液在泥页岩中的漏失，达到稳定井壁的目的，这是一条硬脆性泥页岩防塌的新途径。除此之外，可以通过室内来进一步来评价和研究其机理和作用，如模拟岩心、细粒砂层等方法来评价硬脆性泥页岩井壁稳定性，进而找到更好的模拟微裂缝的实验方法。
        1国内外硬脆性页岩的研究现状
        1.1硬脆性泥页岩理化性能及井壁失稳机理研究
        硬脆性泥页岩中非膨胀性粘土矿物如伊利石、高岭石和绿泥石含量较高，膨胀性粘土矿物蒙皂石含量相对较低，伊/蒙混层的混层比也普遍较低，且层理和裂缝特别发育，渗透率很低。当它与钻井液接触时，主要表现为：
       （1）易分散，但是硬脆性泥页岩遇水/水基滤液不膨胀；
       （2）微裂缝开启，因其毛细管发育，钻井液液柱压力易导致钻井液压力传递而引起；
       （3）难以形成滤饼，由于只有微裂缝，孔隙直径太小的缘故。
        1.2硬脆性泥页岩评价研究
        早期研究硬脆性泥页岩井壁坍塌过分强调地应力及岩石强度的作用，而很少考虑到坍塌现象的物理、化学因素，结果导致在国内外长期以来都采用加重钻井液的方法克服井壁失稳。进入80年代后，许多研究者开始考虑到井壁失稳是两个因素共同作用的结果，研究的重点分别集中于化学防塌和井壁力学稳定性分析两方面，但是对于硬脆性泥页岩的微观地质特征对井壁稳定的影响研究还相对较少。采用扫描电镜、压泵、X-衍射、比表面分析仪等岩矿分析手段全面分析硬脆性泥页岩的微观地质特征，包括泥页岩的矿物成分及其含量、孔隙结构、微孔径分布等，根据研究结果分析其对硬脆性泥页岩井壁失稳得影响。
        1.3硬脆性泥页岩防塌研究
        油基钻井液时针对复杂地层的首选钻井液，这不仅是因为油基钻井液具有优异的防塌、润滑和储层保护性能，更重要的是亲水性硬脆性泥页岩的毛细管力可阻止油基钻井液滤液进入地层。而当今人们的环保意识日益增强，油基钻井液体系的应用更是受到了很大的限制。
        使用水基钻井液钻井时，传统的保持硬脆性泥页岩井壁稳定的方法除了增强钻井液体系的抑制性外，一般采用的是提高钻井液密度，从力学的机理上来防塌。但是如采用的钻井液密度过高，大大超过地层孔隙压力，就会对井壁形成较大的压差，从而增加了钻井液滤液进入地层的数量，加剧地层中粘土矿物水化，引起地层孔隙压力的增加，围岩强度的降低，导致地层坍塌压力增大；当坍塌压力当量密度超过钻井液密度，井壁就会发生力学不稳定，造成井塌。硬脆性泥页岩微裂缝发育且对水基钻井液滤液有自吸作用。因此，使用水基钻井液钻井时，实施快速有效封堵时抑制硬脆性泥页岩坍塌的根本措施。
        2硬脆性泥页岩的技术研究和评价方法探究
        2.1硬脆性泥页岩成分分析
        根据扫描电镜、X-衍射等岩矿分析手段全面分析硬脆性泥页岩的微观地质特征，其矿物相对含量见表1。
           表1硬脆性泥页岩粘土矿物相对含量
        由分析可知,硬脆性泥页岩主要成分为伊利石、蒙脱石和伊/蒙混石，其次为高岭石和绿泥石。
        2.2微裂缝最佳模拟效果选择
        效果评定：用修井堵漏仪填入不同的砂子，测填砂管的水相渗透率,以水相渗透率来评价微裂缝模拟效果，当渗透率小于500μm2×10-3时效果最佳。
        探索试验：取大于120目砂子与重晶石不同比例混合（如砂子：重晶石=8：2，7：3），分别测其渗透率。
        实验结果分析如下表2。

                             表2微裂缝模拟结果分析
        有分析可知当60～80目砂子：重晶石=7：3时，此时混合物渗透率小于500μm2×10-3，则其混匀物可以压制成岩心来模拟微裂缝进行封堵实验评价和研究，且模拟效果最佳。
        3结论
        针对硬脆性泥页岩，本文在实验室进行了以上研究，并得出结论如下：
        (l)本文通过对硬脆性泥页岩的分析，定性描绘出请主要成分。
        (2)通过微裂缝模拟实验，筛选出当砂子与重晶石在特定比例下混合压制成岩心能很好的作为评价微裂缝的实验方法，对硬脆性泥页岩的评价有较好的指导意义。
        参考文献：
        [1]徐同台.井壁稳定技术研究现状及发展方向[J ]. 钻井液与完井液,1997,14(4) :36-43.
        [2]岳前升,李玉光,何保生,等.涠洲12-1N油田硬脆性泥页岩研究及钻井液技术对策[J ] .中国海上油气 ,2005 ,17 (1) :44-47.
        [3]王正良,李淑廉,余跃惠等.硬脆性泥页岩井壁稳定的研究.江汉石油学院学报,1996,18(4):76-78.
        [4]王实其,李昌全,张敬荣.川东硬脆性页岩防塌钻井液的优选.钻井液与完井液，1992,9(4):38-44.