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| 1 | 渤海油田渤中区域中深部泥页岩地层井壁稳定性显示文摘渤中区域资源潜力巨大,是目前渤海油田勘探开发的重点区块。前期探井钻井过程中中深部东营组、沙河街组泥岩地层井壁坍塌失稳现象频发,出现蹩压、阻卡等复杂事故。为揭示渤中区域中深部泥页岩井壁失稳机理,指导开发井钻井设计,对取自渤中区域东营组泥岩岩心开展了电镜扫描、矿物组分测试、泥浆浸泡以及岩石力学等系列实验,定量刻画了该地层的理化特性、岩石力学特性以及钻井液对力学性质的影响规律。实验结果表明,该区块中深部泥页岩处于由水化膨胀性泥页岩向硬脆性泥页岩转化的过程,既具有硬脆性泥页岩层理、裂隙发育的特征,又仍表现出一定的水化膨胀和分散特征。在实验结果的基础上,利用线弹性理论和单一弱面准则,建立了考虑弱面结构和水化作用的井壁稳定模型,对渤中区域定向开发井坍塌压力及其随井斜角和井斜方位角的变化规律进行了分析,揭示了钻井液作用对坍塌压力的影响。研究结果对于渤中区域开发井安全钻井具有一定的指导意义。 | 林海 邓金根 谢涛 刘海龙 罗超 刘伟 | 2021 | 科学技术与工程2021，21，11： | 13 |
| 2 | 川南龙马溪组深层页岩井壁失稳原因分析及对策显示文摘川南龙马溪组深层页岩储层在钻井过程中井壁失稳严重,井下遇阻现象频发,增加了施工成本与后期作业难度。为此,开展井下岩心水理化及力学性能实验研究,结合实验结果综合分析龙马溪组地层动、静态井壁失稳原因,并制订井壁稳定技术对策。结果表明:川南地区龙马溪组地层页岩脆性矿物含量高,岩性整体致密,力学强度高;垮塌井段内小层交替变化频繁,小层交界面处岩石层理缝较为发育,导致岩石孔渗参数和力学性能参数各向异性明显,尤其是斜井段井壁稳定性受层理缝力学弱面效应影响较大;钻井过程中井底压差加剧了钻井液沿层理缝的渗流行为,形成的压力穿透效应导致有效应力增大,降低了钻井液对井壁的有效支撑作用,进一步诱发井壁发生垮塌;对于层理缝发育的地层,需进一步加强钻井液的封堵性能,优化井眼轨迹,加强井底岩屑的冲洗携带。研究成果对深层页岩安全钻井具有一定指导意义。 | 张震 万秀梅 吴鹏程 李郑涛 文莉 | 2022 | 特种油气藏2022，29，1： | 10 |
| 3 | 南堡油田硬脆性泥页岩地层井壁失稳原因实验显示文摘冀东南堡油田中深层硬脆性泥页岩地层钻井过程中,井壁垮塌现象频发。为充分认识中深层硬脆性泥页岩井壁失稳机理,减少此类事故的发生,通过开展研究目标微观结构、理化特征以及钻井液对其力学特性影响的实验研究,定量研究了该区块影响井壁失稳的因素。结果表明:东二段至沙河街组泥页岩的矿物以黏土、石英为主,具有一定的脆性特征;阳离子交换容量高,岩石水化能力较强;宏观层理、裂缝、微观裂纹均较发育,应力释放及钻具扰动易使岩石发生劈裂或滑移;液相沿裂缝侵入地层导致岩石水化膨胀,降低泥页岩结构强度;在钻井液正压差作用下,产生水力尖劈作用,导致地层破碎,诱发井壁失稳。因此,预防此类泥页岩地层井壁失稳需严格控制钻井液滤失量,加强钻井液的封堵能力。针对该区块的室内实验研究,为该区块硬脆性泥页岩的安全、高效钻进提供了理论支撑,同时也为同类型地层的井壁失稳机理研究提供了技术参考。 | 歹震东 朱宽亮 李皋 郑淑媛 刘厚彬 周岩 | 2020 | 科学技术与工程2020，20，3： | 8 |
| 4 | 地层各向异性对硬脆性泥页岩井壁稳定性的影响显示文摘硬脆性泥页岩地层内部裂缝、微裂缝等弱面结构发育,表现较强的非均质性和各向异性,常规坍塌压力的计算方法不能准确反映硬脆性泥页岩的破坏规律。基于弱面破坏准则,考虑弱面产状、各向异性、井眼轨迹的影响,建立硬脆性泥页岩坍塌压力的计算模型,分析不同地应力状态下的地层力学各向异性对坍塌压力的影响,确定钻井的安全及危险分布区域。结果表明:当水平地应力为均匀地应力时,地层各向异性对坍塌压力的影响较小,坍塌压力差异程度小于5.00%,基本可以忽略;其他应力条件下,需综合考虑地层力学各向异性和弱面对坍塌压力的影响,确定地层坍塌压力。井斜角与弱面角接近时(井斜角为45°~75°),沿任何方位钻进的定向井井壁失稳风险较高。该结果对硬脆性泥页岩地层钻井具有指导意义,为现场采取合理的工程对策解决井壁失稳问题提供依据。 | 林海 邓金根 谢涛 霍宏博 陈卓 | 2021 | 东北石油大学学报2021，45，1： | 7 |
| 5 | 泌阳凹陷页岩储层物理化学性质对井壁稳定性影响的实验研究显示文摘中国南襄盆地泌阳凹陷已探明具有较好的页岩油开采前景。为了完成页岩油的开采,钻井是其中重要的技术环节之一。在钻井过程中,页岩的理化性质将会对井壁的稳定产生直接影响。基于此,在实验室内较为系统地对泌阳凹陷的陆相页岩进行了物理化学性质及其在钻井液浸泡环境中的结构稳定性测试。实验研究发现,泌阳凹陷页岩储层以纹层状或页理状为主,块状构造在岩心统计中仅占15%以内;粒度上,整体以粉砂级以下(<0.062 mm)为主,极少量粉砂级>50%;成分上,粉砂、黏土及碳酸盐矿物三端元含量相对均匀,多集中在20%~40%,三者均无绝对优势。该页岩储层在钻井液滤失量≤5 mL/30 min时,经钻井液浸泡8~10 d即可发生明显的内部水化膨胀,势必在外力碰撞冲磨作用下易发生体积破碎,对造斜段和水平段钻井的井壁稳定带来不利影响,因此在钻井过程中应适当提高机械钻速和降低钻井液的滤失量。 | 陶光辉 丁连民 赵林 仝继昌 颜江霏 冯名正 杨少春 | 2020 | 科学技术与工程2020，20，15： | 4 |
| 6 | 复杂载荷下深层脆性页岩力学性能及破坏规律实验研究显示文摘四川自贡、泸州等区块深层页岩硬度高、脆性强、层理缝发育,水平钻井过程中井下阻卡、溢流等事故频发。针对该问题,通过开展深层脆性页岩钻井液封堵性实验及不同卸载围压速度下力学性能实验,研究了钻井液的封堵性及起钻速度对脆性页岩力学性能的影响及页岩破坏规律。实验结果表明:钻井液封堵性对深层脆性页岩强度和弹性模量具有明显影响,封堵性好时,页岩抗压强度可达350 MPa,弹性模量为16000 MPa;封堵性差时,页岩抗压强度仅为40 MPa,弹性模量为6000 MPa;围压卸载速度越快,脆性页岩越容易发生破坏,即起钻速度过快会导致井底有效液柱压力降低,引发井壁岩石崩落;井底压力环境下页岩多为沿层理裂缝发生破裂。该研究解释了复杂工况下深层脆性页岩力学性能及破坏规律,为现场制订防塌工艺措施提供了科学依据。 | 范宇 王佳珺 刘厚彬 吴鹏程 高德伟 王旭东 | 2020 | 特种油气藏2020，27，4： | 4 |
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