收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

富有机质页岩多尺度结构描述及失稳机理

俞杨烽  
【摘要】:页岩气已成为全球非常规油气资源勘探开发的新亮点。富有机质页岩井壁失稳是页岩气井钻井过程中普遍遇到的难题,严重制约了页岩气勘探开发进程。鉴于采用水基钻井液钻水平井十分困难,故通常采用油基钻井液以控制井壁失稳。然而,油基钻井液远未达到预期效果。富有机质页岩中粘土矿物和微米晶粒石英占优势,脆性高,纳-微孔隙和裂缝发育,非均质性强,井壁易失稳。钻井液呈碱性,pH值通常大于9。目前已经明确,碱液能增强粘土矿物水化能力,侵蚀粘土矿物、石英和长石等硅质矿物。但是,富有机质页岩被认为弱膨胀岩石,采用水基钻井液钻进通常忽略抑制其膨胀性。油基钻井液可抑制水化膨胀,碱液侵蚀作用应当是其难以达到预期效果的重要原因。故猜测碱液作用是导致井壁失稳的原因之一。因此,在通过多尺度结构描述认清富有机质页岩结构特征的基础上,研究碱液作用对不同尺度结构破坏及力学性质的改变,是井壁失稳机理研究的新思路,可为井壁失稳控制提供新方法。选择龙马溪组和牛蹄塘组露头页岩为研究对象,采用现代岩心分析手段对富有机质页岩的矿物组成、孔渗特征、从粘粒集合体到层段尺度的结构特征进行了描述。研究表明,富有机质页岩储层为低孔超低渗,石英和非膨胀性粘土矿物占优势,以纳米级孔隙为主,连通性差。页岩微裂缝和宏观尺度裂缝发育,结构稳定性较差。基于粘粒、粘粒集合体和岩心柱尺度,重点研究了碱液对富有机质页岩双电层排斥力、水化膨胀和孔缝结构的影响。研究指出,随pH值升高,双电层排斥力增加,在pH=12时,达到最大。在pH=11、12时,膨胀率最大,相对蒸馏水,膨胀率可增加20%~75%。碱液促使页岩成为易膨胀、易裂缝扩展、易结构破坏的岩石。从粘粒、粘粒集合体和岩心柱尺度,实验研究了碱液对单矿物和富有机质页岩的侵蚀规律,及碱液侵蚀对页岩结构的破坏和力学性质的改变。研究表明,碱液对粘土矿物具有强烈的侵蚀作用,泥质级别的石英也易被碱液侵蚀;碱液侵蚀作用导致页岩产生大量溶蚀孔,裂缝扩展,抗压强度、黏聚力和内摩擦角明显下降。实验研究了碱液对富有机质页岩自吸能力的影响,计算机模拟分析了碱液侵蚀作用后裂缝宽度动态变化规律及对井漏的影响,理论计算了碱液侵蚀作用前后水平井地层坍塌压力的变化。研究揭示,碱液显著提高富有机质页岩自吸能力并大幅度降低岩石强度,碱液侵蚀作用增加了裂缝动态宽度增量,推高了水平井段地层坍塌压力。综合室内实验成果和页岩气水平井钻井工程实践,构建了高pH值钻井液钻进富有机质页岩井壁失稳模式,确认碱液侵蚀作用是井壁失稳的重要原因之一。建议在保持钻井液密度、良好流变性能和处理剂物理化学活性的前提下,宜降低pH值至弱碱性,强化裂缝封堵能力以维护页岩井壁稳定。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 胡文瑞;;迎接页岩气发展的春天[J];中国石油石化;2009年11期
2 谭蓉蓉;;美国页岩气工业始于1821年[J];天然气工业;2009年05期
3 谭蓉蓉;;中国页岩气技术国际研讨会在长江大学召开[J];天然气工业;2009年05期
4 董立;;我国需要尽快开展页岩气的勘探开发[J];石油与天然气地质;2009年02期
5 ;綦江页岩气开发项目启动[J];精细化工原料及中间体;2009年09期
6 本刊编辑部;;我国研究人员发现页岩气的直接存在[J];天然气工业;2009年09期
7 李立;;中国正式实施新型能源页岩气开发[J];石油钻采工艺;2009年05期
8 ;我国首个页岩气开发项目在綦江启动[J];吐哈油气;2009年03期
9 王立彬;;中国启动页岩气资源勘查[J];国外测井技术;2009年05期
10 安晓璇;黄文辉;刘思宇;江怀友;;页岩气资源分布、开发现状及展望[J];资源与产业;2010年02期
11 蒋志文;;页岩气简介[J];云南地质;2010年01期
12 钱伯章;朱建芳;;页岩气开发的现状与前景[J];天然气技术;2010年02期
13 高慧丽;;唤醒沉睡的页岩气[J];山东国土资源;2010年04期
14 张大伟;;加速我国页岩气资源调查和勘探开发战略构想[J];石油与天然气地质;2010年02期
15 李世臻;乔德武;冯志刚;刘丽君;王倩;聂海宽;;世界页岩气勘探开发现状及对中国的启示[J];地质通报;2010年06期
16 张鸿翔;;页岩气:全球油气资源开发的新亮点——我国页岩气开发的现状与关键问题[J];中国科学院院刊;2010年04期
17 郭宏;李凌;杨震;吉万成;;有效开发中国页岩气[J];天然气工业;2010年12期
18 ;《天然气工业》已发表的页岩气相关文章[J];天然气工业;2010年12期
19 张金川;边瑞康;荆铁亚;唐玄;尹腾宇;张琴;朱华;;页岩气理论研究的基础意义[J];地质通报;2011年Z1期
20 赵靖舟;方朝强;张洁;王力;张新新;;由北美页岩气勘探开发看我国页岩气选区评价[J];西安石油大学学报(自然科学版);2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈明;;世界页岩气勘探开发现状及面临的环境问题[A];第二届全国特殊气藏开发技术研讨会优秀论文集[C];2013年
2 叶舒阳;;页岩气开发对环境的影响及对策[A];浙江省经济欠发达地区低碳发展综合研讨会论文集[C];2013年
3 王玉芳;包书景;张宏达;葛明娜;王劲铸;孟凡洋;任收麦;;国外页岩气勘查开发进展[A];中国地质学会2013年学术年会论文摘要汇编——S13石油天然气、非常规能源勘探开发理论与技术分会场[C];2013年
4 吴西顺;;世界各国页岩气政策综述[A];中国地质学会2013年学术年会论文摘要汇编——S01地质科技与国土资源管理科学研讨分会场[C];2013年
5 ;中国页岩气勘探开发现状及前景展望[A];“宝塔油气”杯第四届天然气净化、液化、储运与综合利用技术交流会暨LNG国产化新技术新设备展示会论文集[C];2014年
6 林斌;郭巍;赵肖冰;曹瀚升;王少华;;页岩气资源评价方法:概率体积法在三江盆地古生代页岩气中的应用[A];中国矿物岩石地球化学学会第14届学术年会论文摘要专辑[C];2013年
7 印兴耀;吴国忱;;页岩气储层地震评价[A];中国地球物理2013——第二十三专题论文集[C];2013年
8 蔡启宏;傅子云;;地震频率信息在页岩气勘探开发中应用的可能性分析[A];中国地球物理2013——第二十三专题论文集[C];2013年
9 刘禹;王常斌;文建军;宋付权;;页岩气渗流中的力学模型分析[A];第二十五届全国水动力学研讨会暨第十二届全国水动力学学术会议文集(上册)[C];2013年
10 滕吉文;刘有山;;中国页岩气成藏和潜在产能与对环境的污染分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所2013年度(第13届)学术论文汇编——特提斯研究中心[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭为;页岩储层特征与渗流机理研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2014年
2 金吉能;页岩气地球物理建模分析[D];长江大学;2015年
3 张宏学;页岩储层渗流—应力耦合模型及应用[D];中国矿业大学;2015年
4 梁顺;长壁开采区内垂直页岩气井稳定性研究[D];中国矿业大学;2015年
5 俞杨烽;富有机质页岩多尺度结构描述及失稳机理[D];西南石油大学;2013年
6 赵群;蜀南及邻区海相页岩气成藏主控因素及有利目标优选[D];中国地质大学(北京);2013年
7 李建青;中国南方海相页岩气选区评价体系研究[D];西北大学;2012年
8 李亚男;页岩气储层测井评价及其应用[D];中国矿业大学(北京);2014年
9 翟常博;川东南綦江—仁怀地区页岩气成蔵条件及有利目标区研究[D];中国地质大学(北京);2013年
10 牛聪;页岩气藏基质渗透率修正及试井分析方法[D];中国科学技术大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘龙;页岩气资源开发利用管理研究[D];长安大学;2014年
2 余美;基于科学发展观的我国页岩气开发战略研究[D];西南石油大学;2015年
3 曹俊;金阳—威信地区下古生界牛蹄塘组页岩气资源潜力分析[D];西安石油大学;2015年
4 白生宝;鄂尔多斯盆地南部延长组长7段页岩气储层评价[D];西安石油大学;2015年
5 折文旭;页岩气藏水平井HEGF裂缝网络渗流模型研究[D];西安石油大学;2015年
6 郭文;页岩气水平井分段压裂产能分析研究[D];西安石油大学;2015年
7 朱炳成;我国页岩气开发利用环境保护法律制度研究[D];中国政法大学;2015年
8 韩淑乔;高过成熟阶段页岩生烃及含气量研究[D];西安石油大学;2014年
9 苏俊;页岩气储层双侧向测井有限元正演模拟研究[D];中国地质大学(北京);2015年
10 颜君;页岩气储层感应测井数值模拟研究[D];中国地质大学(北京);2015年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王巧然;中国石油储备页岩气开发技术[N];中国石油报;2008年
2 中国地质大学(北京)能源学院教授 张金川;中国应大力开发页岩气[N];中国能源报;2009年
3 林刚;我国首个页岩气合作开发项目已实施[N];中国企业报;2009年
4 李冰 李婧婧;页岩气藏:尚待开发的处女地[N];中国石化报;2009年
5 本报记者 胡学萃;页岩气:有望改变我国能源格局[N];中国能源报;2009年
6 胡文瑞;页岩气:“鸡肋”变“牛排”[N];中国经济导报;2010年
7 本报记者 高慧丽;唤醒沉睡的页岩气[N];地质勘查导报;2010年
8 李慧;页岩气并非亚洲首选[N];中国能源报;2010年
9 本报记者 王海霞;页岩气勘探热潮席卷欧洲[N];中国能源报;2010年
10 特约记者 刘楠;我国页岩气开采将从重庆起步[N];中国化工报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978