页岩气钻井井壁稳定技术难点及新理论探索

摘要

页岩气是我国未来探索新型天然气资源开发的重点之一,页岩钻井中井壁失稳是制约页岩气大规模开发的关键科学技术难题.本文从页岩气钻井井壁稳定需求出发,阐述页岩井壁稳定技术现状和面临的难题,指出页岩井壁稳定技术的研究思路.同时借助固体力学、断裂力学和界面化学理论,建立了介质润湿特性控制的裂缝扩展模型,提出了基于润湿理论的页岩井壁稳定评价方法.研究结果表明,页岩地层钻井时水基钻井液性能应降低钻井液界面张力和提高钻井液与岩石的润湿角;而油基钻井液应降低钻井液界面张力和润湿角,从而达到强化井壁围岩强度、防止页岩井壁发生垮塌.页岩地层井壁稳定性尺度效应明显,不同尺度条件下井壁围岩裂缝扩展机制各异,积极探索不同尺度条件下页岩井壁围岩失稳机制,是当前页岩气井钻井井壁稳定急需解决的理论和工程难题.