界面修饰提高富有机质页岩裂缝摩擦系数机理

裂缝摩擦系数降低是导致页岩井壁失稳的重要因素,而表面润湿性对材料的摩擦行为有着显著的影响。为此,采用界面修饰手段来改变岩石润湿性,利用自制的COF-1型摩擦系数测试仪,开展了润湿接触角、摩擦系数的测试及微观扫描。实验结果表明：①阳离子氟表面活性剂（FW-134）修饰后的页岩的疏水、疏油性都增强,且疏油性更加显著,水相接触角平均增大56%,油相接触角平均增大559%;②界面修饰后富有机质页岩裂缝摩擦系数呈现增大的趋势,3%KCl盐水润湿下的裂缝摩擦系数增大5%,而白油润湿下裂缝摩擦系数增幅为25%。结论认为,阳离子氟表面活性剂在页岩表面吸附后,摩擦面间润滑膜变薄,页岩表面的粗糙度增大,页岩裂缝面可保持较大的摩擦系数,更利于井壁稳定;界面修饰后岩样的疏水、疏油性增强,接触界面间不能形成均匀的润滑膜,岩石润滑方式由混合润滑向边界润滑转变,会产生高的干摩擦状态。其研究结果对优化富有机质页岩气井防塌钻井液体系具有重要意义。