钻井液作用下割理发育煤岩失稳机理研究

作     者：欧阳勇 谢文敏 丁吉平 冯福平 王鹤远 杨冬临 马驰 吕海川 OUYANG Yong;XIE Wenmin;DING Jiping;FENG Fuping;WANG Heyuan;YANG Donglin;MA Chi;LYU Haichuan

作者机构：中国石油长庆油田公司油气工艺研究院陕西西安710018 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710018 中国石油长庆油田公司工程技术管理部陕西西安710018 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京100097 东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 

基　　金：中国石油集团课题“深层煤岩气钻采工程技术研究及科技示范”(CPET202316) 中国石油集团课题“深地煤岩气成藏理论与效益开发技术研究”(2023ZZ17) 中国石油集团课题“深层煤岩多尺度井壁失稳风险预测研究”(2023DQ03-15) 

出 版 物：《油气藏评价与开发》 (Petroleum Reservoir Evaluation and Development)

年 卷 期：2025年第15卷第2期

页      码：284-291页

摘      要：煤岩割理裂缝的发育导致其强度较低,钻井过程中钻井液的作用将会进一步增加井壁失稳的风险。采用室内实验、理论分析与数值模拟相结合的方法,揭示了钻井液作用下割理发育煤岩失稳机理:①煤岩黏土矿物主要由不易水化的高岭石组成,无易水化的蒙脱石存在且伊蒙混层的占比不高,因此水化膨胀(平均值为0.35%)和滚动分散性能(平均值为89.64%)较弱,煤岩失稳机制以力学作用为主。②垂直交错的面割理和端割理为钻井液侵入煤岩地层提供了流动通道,面割理的尺寸普遍大于端割理,因此,面割理更容易发生钻井液侵入造成井壁失稳。③钻井液侵入割理缝会导致井周地层压力上升,径向应力降低,增加井壁失稳的风险,其中对于高渗透率的面割理和穿过井眼的交叉割理,钻井液侵入更深,产生的井壁失稳风险更加严重。④割理缝的特征也会影响钻井液对煤岩割理的侵入深度。宽度更大、密度更高的割理缝中,钻井液侵入更深,并在井壁附近产生更高的压力,从而提高了井壁失稳的可能性。因此,应根据实际地层割理缝的尺寸大小设计钻井液随钻封堵粒子,且控制钻井液密度在合理的范围内,从而减少钻井液侵入引起井壁失稳情况的发生。研究提供了深入理解钻井液作用下割理发育煤岩失稳机理的新视角,为割理发育煤岩井壁稳定性分析提供了理论指导。

主 题 词：钻井液 面割理 端割理 煤岩 失稳机理 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

D　O　I：10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2025.02.013

馆 藏 号：203158024...