钻井液驱替下古龙页岩力学特性及弱化规律

摘要

在页岩油钻井过程中，造斜段和水平段井眼周围地应力的重新分布及水化作用加剧，开展古龙页岩油层的微观理化性质和宏观力学性质分析。结果表明：古龙页岩油层层理缝平均孔径为160.94μm,砂质条带孔隙平均孔径为1.50μm;页岩具有显著的各向异性渗透特征，其中，平行层理方向的渗透率大约是垂直层理方向的2倍；明确页岩层理面破坏的上下极限夹角，制作在不同围压下页岩强度随弱面倾角分布图表，建立考虑页岩油层理面的破坏模型并验证实验结果，平均误差为8.25%。在垂直层理方向，水基钻井液、醇基钻井液、油基钻井液驱替后，岩石三轴抗压强度分别降低20.31%、17.67%、13.69%;在水平层理方向，水基钻井液、醇基钻井液、油基钻井液驱替后，岩石三轴抗压强度分别降低36.15%、31.78%、22.44%,同时，修正弱化后页岩破坏准则。根据现场数据，结合古龙页岩井壁失稳研究进展，确定青山口组安全钻井液密度窗口为1.71～1.73 g/cm³,可对井壁形成有效的力学支撑，有助于预防地层剥落，并明确主、辅助乳化剂最优配比调整方向。该结果对古龙页岩油钻井工程的安全钻进具有指导意义。

关键词

古龙页岩油 / 井壁失稳 / 钻井液 / 各向异性 / 破坏模型 / 力学特性 / 弱化规律