[发明专利]一种钻硬脆性页岩用钻井液体系抑制性评价方法

说明书

本发明公开了一种钻硬脆性页岩用钻井液体系抑制性评价方法，它包括以下步骤：S3、对柱塞试样开展在不同围压条件下，进行岩石三轴压缩试验，基于三轴试验结果与摩尔‑库伦强度准则，获取岩体三轴抗压强度、内聚力以及内摩擦角的力学参数；S4、对方块试样开展岩石硬度试验，以获取岩体硬度；S5、在实验温度、压力下，分别对硬脆性页岩的柱塞试样和方块试样进行钻井液浸泡。本发明的有益效果是：在钻井液抑制性常规评价的基础上，采用柱塞岩样与不规则岩块相结合，引入岩体多类力学强度参数指标，通过力学强度参数的变化评价钻井液的抑制性能，也能直接准确的评价地层井壁稳定性，从而更好地指导现场钻井液优选。

技术领域

本发明涉及钻井液稳定井壁能力评价方法领域，特别是一种钻硬脆性页岩用钻井液体系抑制性评价方法。

背景技术

硬脆性页岩既是我国油气资源勘探开发逐渐转向深层时钻遇的地质体，也是页岩油气资源的赋存地质体。硬脆性页岩地层一直是石油钻井过程中井下复杂情况的多发地质体，据统计90％以上的井壁坍塌发生在泥页岩地层，其中硬脆性页岩地层约占2/3。硬脆性页岩组成中非膨胀性土矿物如伊利石和绿泥石含量较多，伊/蒙混层中蒙脱石的混层也比较低，且基本不含膨胀性黏土矿物蒙脱石；硬脆性页岩中微裂缝发育，基质孔隙度和渗透率极低。硬脆性页岩的组成和结构特点导致其容易由于局部水化膨胀而引起页岩的整体崩解。因此，硬脆性页岩地层易发生井壁垮塌，严重时将造成井壁坍塌事故，特别是在钻井过程中，当钻井液进入硬脆性页岩中的微裂缝后，引起局部水化膨胀，使裂缝的延伸和扩展加剧，滤液侵入越深，造成井壁岩块剥落和坍塌趋势加剧。硬脆性页岩岩石与水接触后的宏观和微观结构变化(刘向君,熊健,梁利喜.龙马溪组硬脆性页岩水化实验研究[J].西南石油大学学报(自然科学版),2016,38(3):178-186)，可以清楚地看到与传统水化膨胀泥页岩地层岩石相比，硬脆性页岩岩石仍然具有很强的对水敏感性，所不同的是其以结构破坏为特征。因此，用于硬脆性页岩的钻井液除了具有良好的降失水性能、封堵微裂缝能力外，也需要具有良好的抑制性能，以防止硬脆性页岩地层井壁坍塌。根据行业标准《SYT6335-1997钻井液用页岩抑制剂评价方法》和《SYT 5613-2000泥页岩理化性能试验方法》的规定，采用滚动回收率和线性膨胀率指标对比评价了清水、聚磺钻井液、聚合物钻井液、水基钻井液的抑制能力，如图11所示，为钻井液抑制性评价图，从图11中可以看出，在清水和3种不同的钻井液体系中，硬脆性页岩的滚动回收率很高，线性膨胀率很低，且相差不明显。对于类似的地层，利用滚动回收率，线性膨胀率等指标，不能很好的评价出钻井液体系抑制能力的强弱。

此外，现有的评价技术中也没有基于岩体力学参数的评价方法将地层坍塌压力相互联系，也不能够准确的评价地层井壁稳定性，不能通过力学强度参数的变化评价钻井液体系的抑制性能，无法就地指导现场钻井液的选择。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，在钻井液抑制性常规评价的基础上，采用柱塞岩样与不规则岩块相结合，引入岩体多类力学强度参数指标，通过力学强度参数的变化评价钻井液的抑制性能，也能直接准确的评价地层井壁稳定性，从而更好地指导现场钻井液优选的钻硬脆性页岩用钻井液体系抑制性评价方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种钻硬脆性页岩用钻井液体系抑制性评价方法，它包括以下步骤：

S1、试样的准备：从矿场采集硬脆性页岩井下样品或野外露头样品，钻取页岩岩心，制成实验所需的柱塞试样和方块试样；

S2、试样的选取：采用超声波透射方法对硬脆性页岩试样进行测试，同时也计算硬脆性页岩试样的密度，从而选取出基础物性参数相近的页岩试样；

S3、对柱塞试样开展在不同围压条件下，进行岩石三轴压缩试验，基于三轴试验结果与摩尔-库伦强度准则，获取岩体三轴抗压强度、内聚力以及内摩擦角的力学参数；

S4、对方块试样开展岩石硬度试验，以获取岩体硬度；