[发明专利]一种泥页岩水化强度动态变化测试方法

说明书

本发明公开了一种泥页岩水化强度动态变化测试方法，包括以下步骤：步骤1：测量不同水化时间后的岩石三轴抗压强度和不同水化时间后的岩石硬度，通过拟合得到泥页岩水化不同时间后岩石的硬度与三轴抗压强度的变化经验公式；步骤2：制作大泥页岩心柱样品，采用泥页岩水化强度动态变化测试装置，分别测试样品端面上浸泡钻井液不同时间后对应位置点的岩石硬度，得到对应水化时间的硬度；步骤3：将测量得到的泥页岩硬度带入拟合公式，即可得到不同水化时间后对应的泥页岩三轴力学抗压强度；本发明可节省井下岩心和现场钻井液的使用量，降低成本，同时可降低因为岩心的非均质性给泥页岩水化强度力学参数测试带来的误差，实验简易、方便快捷。

技术领域

本发明涉及泥页岩水化强度动态变化测试方法。

背景技术

井壁失稳是钻井工程中常遇到的井下复杂情况之一，严重影响钻井速度、质量和成本。水化作用是泥页岩地层井壁失稳的重要原因之一。由于泥页岩具有水敏性强、容易与水基钻井液发生反应等特殊性质，从而导致井壁岩石的应力状态和力学性能发生改变，进而引发井壁失稳。主要表现为井眼缩(扩)径、井壁坍塌等。统计表明，油气井钻遇地层大约75％以上是由泥页岩构成，而其中约有90％的井眼垮塌问题都与泥页岩的不稳定性有关。因此，准确得到的井下泥页岩的岩石力学强度，可以准确评价井下地层井壁稳定性，从而保证现场安全高效的钻进。

目前测试泥页岩水化强度的方法主要是将长为50mm、直径为25mm的标准岩心放入现场钻井液浸泡不同时间后进行三轴围压力学实验测试，从而得到不同水化时间后岩石的抗压强度，这样不仅工作量大，而且三轴力学实验操作复杂。众所周知，我们现在钻井深度越来越深，伴随的井下复杂情况也越来越多，从而导致井下取芯难度越来越大，成本越来越高。从井下取得大岩心柱，在室内制作小岩心样品的时候，受外力作用可能导致岩心产生微裂缝或者进一步加剧微裂缝的发展。再加上取芯数量较多，取芯的岩样可能并不是同一块大岩心柱子上得到。综合各种干扰因素，因为岩心的非均质性的影响导致测试得到的岩石力学强度产生误差，进而导致井壁稳定性评价的不准确。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题提供一种降低因为岩心的非均质性给岩石力学强度测试带来误差，减少井下岩心和现场钻井液使用量的一种泥页岩水化强度动态变化测试方法。

本发明采用的技术方案是：一种泥页岩水化强度动态变化测试方法，包括以下步骤：

步骤1：测量不同水化时间后的岩石三轴抗压强度和不同水化时间后的岩石硬度，通过拟合得到泥页岩水化不同时间后岩石的硬度与三轴抗压强度的变化经验公式；

步骤2：制作大泥页岩心柱样品，采用泥页岩水化强度动态变化测试新装置，分别测试样品端面上浸泡钻井液不同时间后对应位置点的岩石硬度，得到对应水化时间的硬度；

步骤3：将步骤2测量得到的泥页岩硬度带入步骤1得到的拟合公式，即可得到不同水化时间后对应的泥页岩三轴力学抗压强度。

进一步的，所述步骤2中的大泥页岩心柱长度为100mm，直径为50mm。

进一步的，所述步骤2中的大泥页岩心柱测试前用环氧树脂将周侧面密封。

进一步的，所述步骤1中拟合过程中采用隶属度函数剔除实验结果上下浮动偏差大的数据；

其中隶属度函数η_j构造如下：

式中：δ为设置参数，σ为标准差，L_j为确定的理想曲线上对应点的数值减去该点上下数值δ的差值。

进一步的，所述理想曲线为从试验测得的散点图确定的最可信的规律曲线。

进一步的，所述步骤1中拟合得到的经验公式如下：

y＝ax^m+bxⁿ+cx+d