泥页岩水化试验研究

由于泥页岩中含有水敏性黏土矿物,与钻井液接触时,泥页岩与钻井液相互作用,产生水化膨胀,其结果不仅改变了井眼周围的应力分布,而且由于吸水造成泥页岩的强度降低,这就使得泥页岩地层的井壁失稳问题非常严重,水化作用使围岩变成变含水、变模量和变强度的复杂介质。对水化后泥页岩的力学性能参数进行试验．得出了其随含水量的变化规律,并回归出泥页岩的强度参数与含水量的关系式,对于解决泥页岩地层的井壁失稳问题具有重要意义。     

泥页岩水化应力实验方法与实验装置

分析了泥页岩水化应力产生机理及其影响因素，建立了泥页岩水化应力测试方法，并通过对原有实验仪器的改进，建立了泥页岩水化应力定量测定模拟实验装置，实现了泥页岩水化应力的定量测定。实验结果表明，提出的实验方法得当，使用的实验仪器平行性好，完全可以满足泥页岩水化应力的定量测定，为泥页岩水化应力定量测定和深入研究泥页岩井壁稳定机理提供了一种室内实验研究手段和方法。实验结果证明了水化应力的存在，其最大值出现在泥页岩与水作用一定时间后，为井壁周期性坍塌提供了解释依据。     

硬脆性泥页岩水化稳定性研究

文章在分析泥页岩水化失稳基本结构的基础上，抽象出硬脆性泥页岩的物理模型，然后依据抽象出的物理模型，考虑钻井液滤液与页岩之间可能进行的各种物理化学反应，综合各种运移驱动力对滤液各组分运移的影响，以多孔介质传导（能量与物质）、吸附与扩散（水分子和水化离子）、双电层电场与电斥力为依据，建立起泥浆滤液在裂缝性泥页岩地层中的渗透运移规律及由此产生的水化应力和造成的地层强度变化的规律，最后落脚到应力、应变张量和破坏强度准则，形成了泥页岩水化稳定性的裂缝-孔隙双重介质分析模型系统。     

宝浪油田泥页岩水化力学特征研究

对引起宝浪油田套管损坏的原因之一,泥页岩水化力学的问题进行了研究。分析了泥页岩水化的原理,进行了泥页岩水化应力试验、水化强度试验,并对试验结果进行了拟合,找出了开发过程中地应力的变化规律,并为套管优化设计提供了基础资料     

水化作用对南海东部泥页岩地层井壁坍塌的影响分析

在我国南海东部油气田钻遇韩江组和珠江组的钻井过程中,常遇到泥页岩井壁坍塌问题,制约了钻井速度,造成了一定的经济损失。为此,分析了该地区泥页岩地层井壁失稳机理,通过试验确定了泥页岩吸水扩散系数,研究了泥页岩吸水对其抗压强度、弹性模量等力学参数的影响规律,根据Mohr-Coulomb准则计算了泥页岩水化后井壁坍塌压力随井眼钻开时间的变化规律。这对解决该海域泥页岩地层井壁坍塌问题有较大的指导意义。     

泥页岩水化对岩石力学参数的影响

根据泥页岩吸水扩散系数测试方法,在模拟井下温度和压力条件下,测定了现场泥页岩岩心在不同钻井液体系中的吸水率,计算了泥页岩吸水扩散系数,并通过泥页岩水化前后岩石弹性模量、内摩擦角、粘聚力及岩石强度的变化,揭示了钻井液在泥页岩地层中的渗透运移规律,为保证现场正常钻进及井壁稳定提供了一定的理论依据。     

地层水物化作用下的泥页岩破裂压力计算

钻井过程中,钻井液与井壁围岩的接触产生水化作用会导致井壁围岩变形,引发井壁缩颈坍塌、破裂等事故。根据弹塑性力学和岩石力学相关理论,应用最大张应力准则,在黄氏模型的基础上考虑了钻井液在岩石孔隙中的渗流而在井壁围岩所产生的附加应力场、岩石的孔隙度和钻井液水化作用的影响,建立了泥页岩破裂压力模型,结合现场压裂实验数据和不同含水率泥页岩岩心三轴压缩实验结果,计算得到了泥页岩破裂压力的预测值、泥页岩含水率与抗张强度和破裂压力的关系曲线。结果表明：本文模型预测值和实测值相比,误差为3.65%,更加接近实测地层破裂压力,破裂压力和抗张强度均随着含水率的升高而降低,说明水软化了泥页岩,降低了它的力学性能。     

泥页岩水化稳定性评价指标的模糊聚类

测定了３０种页岩样品水化稳定性的九项评价指标,采用模糊聚类数学分析方法对九项评价指标进行了分类。     

泥页岩水化应力经验公式的推导与计算

泥页岩水化应力是研究泥页岩井壁稳定性的重要参数之一。但由于其测试的复杂性和影响因素的多样性。目前仍处于定性的理论分析阶段。有差公式过于复杂，不便于应用，在前人理论研究的基础上，结合实验研究。根据孔隙一线弹性力学基本原理。探索性地推导出了泥页岩水化应力经验公式。实际算例表明，泥页岩水化应力很大。是井壁失稳的主要原因之一。     

泥页岩水化作用综合评价

单凭泥岩的比表面积或吸水量来评价泥页的水化作用是片面的,考虑到泥页岩中蒙脱石和伊利石吸水机理的不同,本文引入了比吸水量概念,综合运用比表面积和吸水率两个独立指标,比较科学地反映了泥夺的水化作用程度     

三轴应力状态下页岩水化破坏实验研究

泥页岩井眼稳定不仅与其水敏性有关，而且与岩石所受应力等条件有关。利用三轴应力防塌实验方法提示了泥页岩在不同流速、压力、流体条件下的水化破坏规律。     

超高压水射流冲击应力分布规律的数值分析

由于高压水射流破岩涉及的因素较多,且水射流作用过程复杂,致使水射流冲击下介质内部的应力分布一直未能被准确揭示,从而制约着水射流技术的应用和发展。运用全解耦的流固耦合理论,建立了超高压水射流冲击弹性非孔隙介质的应力分布计算的数值模型,其中水射流采用标准K-ε双方程模型和控制体积法,介质采用固体有限元法,给出了水射流与介质耦合的数值算法。根据建立的理论模型,计算了介质在不同水射流速度冲击下流场压力和介质内部的应力分布规律。计算结果表明,在超高压水射流冲击作用下,固体介质受力局部效应明显,冲击区内介质基本处于受压状态,最大拉应力值位于介质表面,最大剪切应力位于冲击中心下部约0.5倍喷嘴直径的位置。控制好水射流喷射速度与喷距,可以提高水射流清洗、切割、破碎和表面处理效率。     

钠蒙脱石表面水化评价方法研究

页岩地层黏土矿物表面水化的抑制仍然存在技术瓶颈,亟需建立抑制黏土矿物表面水化的新理论和新方法。文章主要以泥页岩中常见的钠蒙脱石黏土矿物样品为研究对象,通过等温吸附法研究其表面水化程度,采用X射线衍射分析法、热重分析法和核磁共振分析法研究了钠蒙脱石的结合水类型及含量,建立了钠蒙脱石结合水的定量评价方法。实验结果表明：随着相对湿度的增加,钠蒙脱石的基底间距呈阶梯状逐步增加,当相对湿度为1.00时,钠蒙脱石可达到四层水化;热重分析可定量区分钠蒙脱石的阳离子层间水、层间表面水和自由水。核磁共振分析能定量区分黏土矿物的结合水和自由水。此举可为建立抑制黏土矿物表面水化定量评价方法提供理论和实验支撑。     

非线性有效孔隙度计算方法研究

基于Wyllie时间平均公式的测井其线性泥质校正方法计算地层有效孔隙度只考虑了泥质含量对孔隙度的影响,忽略了泥质分布形态的影响,计算结果误差大。根据斯伦贝谢公司的S型曲线图版表述的泥质含量与束缚水饱和度之间的关系,经推导得出泥质含量与束缚水孔隙度之间的非线性关系式,进而计算得到有效孔隙度。该方法在一定程度上可以消除泥质分布形态对孔隙度的影响。在四川盆地XC地区的应用表明,该方法的有效孔隙度计算结果与实测岩心孔隙度更加匹配,尤其在泥质含量小于25%及大于70%的地层,其计算结果较线性有效孔隙度更可靠。     

油基水泥早期水化机理研究

油基水泥是一种优良的选择性堵水材料。使用量热仪研究了普通细度水泥和细磨水泥配制的油基水泥早期水化过程的差异,发现油基水泥浆(油基原浆 水)的水化放热速率小于常规水基水泥浆,油基水泥浆的水化热随水浆比的增加而增大;提高水泥细度使其水化速度加快,但水化反应热降低。油基水泥浆的水化过程中存在明显的水化诱导期,且水浆比越大,诱导期越长。力学性能测试表明,硬化油基水泥石的抗压强度随水浆比的变化而有很大的差别,水浆比适中时(0.20~0.30)抗压强度最高;水泥细度提高则早期抗压强度增加。烧失量法测定结果表明,硬化油基水泥石水化程度主要与水浆比有关,温度和水泥细度也有一定的影响;7d龄期硬化油基水泥石水化程度较低(33%~64%),后期抗压强度仍有较大增长潜力。图4表5参6。     

低渗透气藏近井地带凝析油饱和度分布研究

为研究低渗透气藏开发过程中近井地带析出的凝析油饱和度分布对气井产能的影响,根据所选气藏的地质特征,利用地质模型软件建立了单井模拟模型,在此基础上通过数模软件验证了凝析油饱和度随径向距离增加而减小的分布规律,发现了近井地带不同径向距离上随着生产时间的推移会相继出现一相对稳定的凝析油饱和度值的现象,提出了凝析油稳定饱和度初值压力的概念,并发现所得初值压力乘上某一系数后,在数值上近似相等于稳定的凝析油饱和度值。     

孔隙流体性质对井眼围岩应力分布的影响

根据渗流力学以及弹性力学理论,求解了孔隙流体为宾汉流体时的井眼围岩应力分布状态.通过计算表明,孔隙流体性质对井眼围岩的应力分布产生很大的影响.孔隙流体为宾汉流体时,由于受到启动压力梯度的影响,周向应力值比孔隙流体是牛顿流体值小,径向应力值比孔隙流体是牛顿流体时大,孔隙流体性质所产生的影响不可忽略.     

直线钻井液振动筛结构的应力计算

应用计算机辅助设计和Ⅰ－ＤＥＡＳ分析程序对直线钻井液振动筛结构进行了三维有限元应力计算，获得了整体结构的应力分布规律，找出了结构受力较大的部位。在计算工况下，侧板上部受拉，下部中间部位受压。在侧权转角处有一明显高应力区，应力分布不合理，应改进设计。此外，激振横梁中部横截面上应力值较大，应提高激振横梁疲劳强度。