泥页岩井壁稳定力—化耦合及其钻井液封堵性研究

《泥页岩井壁稳定力—化耦合及其钻井液封堵性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、：１０６１５图书分类号：ＴＥ２学校代码条初／５沙乂房迴士學位德戈论文题目泥页岩井壁稳定力－化耦合及其钻井液封堵性研究工程学科专业油气井研究方向油气井工作液研究生姓名刘洋洋２０１５２１００００６５学号）导师姓名邓明毅（副教授论文完成时间：２０１８年６月ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭ’ａｓｔｅｒｓｔｈｅｓｉｓ－ＭｅｃｈａｎｉｃａＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＣｈｅｍｉｃａｌｌＭｏｄｅｌｉｎｏｆｇＷｅｌｌｂｏｒｅＳｔａｂｉｌｉｔｉｎＳｈａｌｅａｎｄ

2、ＩｔｓＰｌｕｉｎｙｇｇｇＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＤｒｉｌｌｉｎＦｌｕｉｄｇＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＹａｎａｎＬｉｕｇｙｇｉｌ－Ｓｅｃｉａｌｔ：ＯｉＧａｓＷｅｌｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｐｙｇｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＭｉｎｉＤｅｎｐｇｙｇＪｕｎｅ２０１８，西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书：本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被

3、查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分、内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学一位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于１、保密（），在年解密后适用本授权书。２、不保密（Ｖ）“士（请在以上相应括号内打）：指导教师签名：学位论文作者签名ｄｄ４—＿年ｙ月５曰ｚ月／曰幵用西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研究生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的。研究成果据我所知，

4、除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意＾学位论文作者签名：＜月曰赠年５摘要一一一泥页岩井壁失稳直是钻井工程中个复杂的世界性难题，针对这问题，目前已一经形成了些系统的研宄方法。其整体的研究思路是从纯力学、钻井液化学研究，到力－化耦合研究－，再到力学、化学、热力学多场耦合研宄。但目前研宄力化耦合理论模型的定性评价难以解决井壁

5、稳定问题中涉及到水化的定量表述。为此－，本文针对泥页岩井壁稳定力化耦合水化的关键进行定量研宄。首先建立单一黏土矿物结合水与含水量关系模型；；然后建立泥页岩地层结合水与含水量关系模型随后基于力－化耦合理论分析方法研宄结合水对岩石力学参数及坍塌压力的影响；最终考虑真实泥页岩地层钻井条件，通过不同水基钻井液体系浸泡后岩芯三轴实验，研宄膜效率对岩石力学参数及坍塌压力的影响。具体取得以下认识：一（１）根据单黏土矿物微观吸水特性，简化了黏土矿物水化物理模型，建立了黏土矿物结合水含量与其密度之间的关系？随后以结合水密度为中间变量，结合前人针

6、对，钠蒙脱土所做实验数据，建立了钠蒙脱土结合水与含水量之间的幂函数关系模型；最后通过热失重分析方法及ＸＲＤ分析方法对模型验证，得出模型的相对误差小于１０％。（２）延伸钠蒙脱土结合水与含水量幂函数关系模型，建立了伊利石、绿泥石及髙岭石单一黏土矿物结合水与含水量关系模型；最终建立了泥页岩地层结合水与含水量之间的复合函数关系模型。（３）通过不同时刻清水浸泡后岩芯的三轴实验，基于上述泥页岩结合水与含水量关系模型，结合ＸＲＤ黏土矿物分析方法分析含水量对结合水的影响，进而研究结合水含量对力学参数及坍塌压力的影响。研究表明：岩石抗压强度

7、、弹性模量、内聚力和内摩擦角均随着结合水含量的增加而减小。，泊松比和坍塌压力则随着含水量的增加而增加（４）综合考虑泥页岩地层真实钻井条件，研宄膜效率对岩石力学参数及坍塌压力的影响。首先利用ＨＴＨＰ滤失、泥饼承压、封堵前后微观结构、井壁稳定剂对孔隙／裂缝封堵效果等封堵性能评价手段优选出了两种性能最佳的水基钻井液体系，其ＨＴＨＰ滤失量＜２０ｍｌ、泥饼承压能力＞８ＭＰａ、孔隙封堵后渗透率降低率＞８０％、裂缝封堵后渗透率降低率＞７５％、膜效率＞０．０９，可有效减缓压力传递，达到稳定井壁的效果；随后通过不。同钻井液体系浸泡后岩芯的三

8、轴实验，研究膜效率对岩石力学参数及坍塌压力的影响、研究表明：岩石抗压强度弹性模量