摘要：马鞍塘组裂缝性灰岩地层的岩石力学特性是影响该地层井壁稳定性问题的重要因素。通过室内三轴力学实验,研究了马鞍塘组灰岩的岩石力学特性,分析了井壁渗流能力及井筒与地层间不同渗流情况的应力场变化规律。研究结果表明,马鞍塘组灰岩的岩石力学特性随取心角度的增加呈先上升后下降再上升的趋势,而钻井液浸泡效应对其影响不明显;裂缝走向与井壁径向平行时的井壁渗流能力最大,考虑渗流场和裂缝弱面效应的井壁稳定性较差。本文研究可以为现场钻井施工方案的优化设计提供一定的理论支撑。

摘要：四川盆地中部龙马溪组页岩地层硬度高、脆性强,钻井过程中井壁坍塌严重,阻卡频发。为解决钻井过程中井壁坍塌问题,测试了以四川盆地自201井为代表的深层页岩微细观组构、水理化性能及力学性能参数各向异性特征,并考虑井眼轨迹、层理缝产状、井筒-地层耦合渗流效应、层理缝力学弱面效应等因素,建立了深层脆性页岩水平井井壁稳定理论模型。实验结果表明:深层页岩脆性矿物含量高达70%,水化膨胀性极低,页岩基质力学强度高,但层理缝间强度低,页岩容易沿层理缝滑移崩落。模型计算结果表明:层理缝力学弱面效应影响明显,当井眼轨迹与层理缝面法向之间夹角满足一定角度,井壁倾向沿层理缝剪切滑移垮塌;井筒-地层间渗流效应不可忽略,压力穿透效应降低钻井液的有效径向支撑力,诱发层理缝起裂、延伸至崩落,合理的钻井液密度及有效封堵性可提高深层页岩水平井井壁稳定性。研究成果揭示了深层脆性页岩井壁坍塌作用机理,可为深层脆性页岩水平井关键工程参数设计提供理论依据。