泥页岩井壁围岩水化膨胀机理研究

以泥页岩水化形式为基础分析了其水化膨胀的影响因素,并对膨胀力作了试验研究。     

泥页岩水化的定量分析

定量测定泥页岩的表面水化水和渗透冰化水有助于认识其水化机理,分析水化对井壁稳定的影响,还有助于研制抑制性处理剂。介绍了泥页岩水化水的定量分析方法。结果表明,用水汽等温吸附法测定表面水化水量,用膨胀法测膨胀水量进而计算渗透水化冰量的实验研究方法是可行的。     

泥页岩水化膨胀测定新方法

介绍了使用WLZ-1膨胀仪测定泥页岩水化膨胀的新方法,通过测定同种相同质量具有不同初始体积样品的膨胀终了体积,建立了膨胀终了体积与初始体积间的函数关系式,借助于该函数关系式,可排除样品中孔隙体积的干扰,计算出无孔隙样品膨胀终了体积。利用该方法能够测定由于泥页岩中粘土矿物层间水化膨胀造成的泥页岩体积的总膨胀量,更真实地反映泥页岩水化膨胀能力。     

超支化聚乙烯亚胺作为高效水基钻井液页岩抑制剂的研究

为解决钻井过程中的泥页岩井壁失稳问题,选取了重均分子量为6×104g/mol的超支化聚乙烯亚胺(HPEI)作为水基钻井液页岩抑制剂,通过膨润土造浆实验、线性膨胀实验和泥页岩热滚回收实验对其泥页岩抑制性能进行了评价,通过红外光谱表征、X-射线衍射实验以及热重分析对其抑制机理进行了分析。结果表明,HPEI对膨润土水化膨胀有良好的抑制作用,20%膨润土在1.5%HPEI溶液中造浆后的动切力仅为0.5 Pa,膨润土在3%HPEI溶液的膨胀高度较蒸馏水中减少了67%;溶液的pH值越低,HPEI的质子化程度越高,对膨润土水化分散的抑制性能越好。HPEI抑制黏土水化膨胀的机理为:HPEI分子进入黏土层间,通过静电引力和氢键的共同作用减弱黏土水化分散,其疏水结构阻止水分子进入黏土层间,抑制膨润土晶层膨胀。     

页岩气藏地层井壁水化失稳机理与抑制方法

页岩气井水平井段井壁失稳是目前中国页岩气资源勘探开发的关键技术难题。通过云南昭通108区块龙马溪组页岩的X-射线衍射分析、扫描电镜（SEM）观察、力学特性分析、润湿性、膨胀率及回收率等实验,研究了其矿物组成、微观组构特征、表面性能、膨胀和分散特性,揭示了云南昭通108区块龙马溪组页岩地层井壁水化失稳机理。该地层黏土矿物以伊利石为主要组分,不含蒙脱石及伊蒙混层,表面水化是引起页岩地层井壁失稳的主要原因。基于热力学第二定律,利用降低页岩表面自由能以抑制页岩表面水化的原理,建立了通过多碳醇吸附作用改变页岩润湿性,有效降低其表面自由能、抑制表面水化,进而显著抑制页岩水化膨胀和分散的稳定井壁方法。      

塔里木盆地中央隆起井壁稳定性影响因素及措施建议

根据影响井壁稳定性的因素,即岩石组分及其理化性能(阳离子交换容量、膨胀率、水化值等),研究了塔里木盆地中央隆起泥页岩的组分、坍塌值与膨胀率、水化值、回收率、分散值之间的关系及其影响因素,将该隆起泥页岩分为高膨胀强分散水化坍塌、中分散剥落坍塌、中膨胀强分散垮塌等类型,分析了各类泥页岩井壁不稳定的坍塌机理,提出了稳定井壁的建议。     

钻井液活度对川滇页岩气地层水化膨胀与分散的影响

降低水基钻井液活度是解决钻井过程中泥页岩井段井壁失稳的重要技术手段,川滇地区页岩气地层泥质含量高、水敏性强,层理与微裂缝发育,井壁易失稳。以氯化钙等无机盐、甲酸钾等有机盐及丙三醇等有机化合物作为活度调节剂,通过线性膨胀实验、热滚回收实验研究了钻井液活度对宜宾龙马溪组、宜宾五峰组等页岩水化膨胀与分散的影响。结果发现,钻井液活度对页岩水化膨胀和水化分散影响小,泥页岩渗透水化不是上述地区页岩地层井壁失稳的主要原因。解决其井壁失稳问题,应从表面水化、毛管压力及微裂缝等其他机理入手。      

丙烯酰胺-丙烯腈共聚物及其衍生物的页岩抑制性能研究

为了抑制因页岩水化膨胀而导致的井壁不稳定，往往在钻井液中添加页岩抑制剂。在弱控制条件下，采用正交试验方法研制了丙烯酰胺两烯腈共聚物及其水解产物；设计了部分水解共聚物的曼尼希反应及曼尼希反应产物的进一步季铵化；评价了各产物抑制页岩水化膨胀的性能。结果表明，丙烯酰胺丙烯腈共聚物及其衍生物对页岩的水化膨胀都有较强的抑制作用，尤其是季铵化产物的抑制性最好，０．６％季铵化产物的抑制率高达５４．１９％。这与其分子结构特性有关。     

页岩水化及水锁解除机制

选取四川盆地长宁地区龙马溪组页岩样品,开展电镜扫描、CT扫描、高压压汞、低温N2吸附、水化自吸等实验,对比蒙脱石、伊利石水化特征,分析页岩水锁解除能力的主控因素,揭示页岩水化过程中孔隙结构的演变机制.研究表明:页岩水化特征与黏土组成密切相关,伊利石含量高的页岩不易水化膨胀,改善储集层孔隙结构的能力有限;蒙脱石含量高则易...     

丙烯酰胺—丙烯腈共聚物及其衍生笺的页岩抑制性能研究

为了抑制因页岩水化膨胀而导致的井壁不稳定，往往在钻井 液中添加页岩抑制剂。在弱控制条件下，采用正交试验方法研制了丙烯酰胺－两烯腈共少 及其水解产物；设计了部分水解共聚物的曼尼希反应及曼尼希反应产物的进一步季铵化；评价了各产物 抑制页岩水化膨胀的性能。