非均匀地应力条件下浅部泥岩井壁力化耦合作用分析

摘要

渤海明化镇组及馆陶组等浅部泥岩地层井壁失稳严重,影响着钻井安全与时效.利用实验手段全面揭示了浅层泥岩的理化及力学特征(包括水化膨胀特性、吸水扩散性能、力学和强度参数),在此基础上通过半数值半解析的方法求解了非均匀应力情况下浅部泥岩地层的水化应力,以曹妃甸12-6油田一口水平大位移井为例进行了井壁稳定性分析.结果 表明:1)浅层泥岩水化膨胀较强,吸水量随着离井眼距离增加而减小,时间越长,吸水量越多,达到一定时间后趋于饱和,随吸水量变化地层弹性模量和强度降低;2)浅部泥岩坍塌失稳首先发生在井壁内部1～3 cm处,且坍塌呈现一定的时间效应,受水化作用影响,抗变形能力变弱,坍塌周期较短,在较低钻井液密度钻进时,坍塌周期约为4～15 h;3)在考虑地层非均匀性时,沿着水平最小地应力方位钻进相对更安全.上述研究成果对类似油田浅层泥岩的井壁失稳控制提供了指导.