游佳春

（成都理工大學能源學院，四川 成都610059）

頁巖氣作為一種重要的非常規(guī)天然氣資源，分布廣泛，儲量巨大，在美國成功對頁巖氣進行商業(yè)開采后[1]，其作為替代能源，在燃料行業(yè)應用廣泛[2,3]。但頁巖地層水化導致井壁失穩(wěn)嚴重制約了頁巖氣的高效開發(fā)，因此，有必要進行頁巖水化特性實驗研究，為后續(xù)頁巖地層井壁穩(wěn)定技術(shù)提供依據(jù)[4-6]。

1 實驗部分

1.1 膨脹率與滾動回收率實驗

實驗依據(jù)行業(yè)標準SY/T 5613-2000《泥頁巖理化性能試驗方法》[7]測試林頁1 井頁巖膨脹率與滾動回收率。實驗結(jié)果（圖1，表1）表明，巖心膨脹率在前200min 內(nèi)急劇上升，達到6%左右，600min 后膨脹率基本穩(wěn)定在7%左右；頁巖滾動回收率平均值為96.6052%。結(jié)果表明林頁1 井頁巖具有弱膨脹不易分散的特點。

圖1 頁巖膨脹曲線

表1 頁巖滾動回收率測試結(jié)果

表2 巖心近平衡自吸實驗數(shù)據(jù)

1.2 巖心自吸實驗

將林頁1 井巖心烘干后進行近平衡自吸實驗，自吸時間為24h。實驗結(jié)果（表2）表明，巖心最終自吸量為3.175～4.462PV,平均值為林頁1 井儲層具有強自吸特征。

1.3 頁巖水化強度實驗

為明確鉆井液對頁巖強度的影響，選取6 塊巖心進行三軸抗壓實驗，其中3 塊進過鉆井液中浸泡12h，另外3 塊不浸泡。實驗結(jié)果（表3，圖2）表明，未經(jīng)鉆井液浸泡的三塊巖心差應力為80.84～165.92MPa，平均值為135.47Mpa；經(jīng)過鉆井液浸泡的三塊巖心差應力為47.25～153.5MPa，平均值為115.06Mpa。進過鉆井液浸泡的巖心的抗壓強度均有所降低。頁巖水化強度實驗表明，頁巖經(jīng)過鉆井液浸泡后，會因水化作用而膨脹，造成抗壓強度、粘聚力、巖石強度及井壁穩(wěn)定性下降，進而引起井壁失穩(wěn)問題。

由于鉆井液水化作用的影響，頁巖原有的致密層狀結(jié)構(gòu)變得松散破碎，礦物顆粒之間的膠結(jié)逐步破壞，孔隙、裂隙增多，宏觀上表現(xiàn)為頁巖強度降低，抵抗變形能力減弱（表3、圖2）。

2 結(jié)論

2.1 為高效經(jīng)濟開發(fā)頁巖氣，應提高鉆井過程中的井壁穩(wěn)定性，室內(nèi)進行頁巖水化特性實驗可為井壁穩(wěn)定技術(shù)提供依據(jù)。

表3 頁巖水化強度實驗結(jié)果

圖2 所選6 塊巖心差應力- 應變曲線

2.2 由于鉆井液水化作用的影響，會破壞頁巖原有的層狀結(jié)構(gòu)，導致頁巖抗壓強度降低，進而減弱頁巖抵抗變形能力。