考虑化学势作用下钻井液侵入泥页岩水层理论模型  

Study on Theoretical Model of Drilling Fluid Intrusion Into Shale Water Layer Under Consideration of Chemical Potential

作　　者：苏广 李刚权 赵志良 陈忠云 叶寒 邓富元 SU Guang;LI Gangquan;ZHAO Zhiliang;CHEN Zhongyun;YE Han;DENG Fuyuan

机构地区：[1]贵州页岩气勘探开发有限责任公司,贵州遵义563000 [2]中国石油塔里木油田分公司油气田产能建设事业部,新疆库尔勒841000

出　　处：《山东石油化工学院学报》2024年第4期62-67,共6页JOURNAL OF SHANDONG INSTITUTE OF PETROLEUM AND CHEMICAL TECHNOLOGY

摘　　要：在钻井过程中遇到的沉积岩多数是以泥页岩为主,钻井液与泥页岩井壁岩石发生接触,从而引发泥页岩的水化反应,致使井壁处于不稳定的状态。事实上,泥页岩的水化问题归根结底是由渗透水化作用所引发的,在渗透水化的过程当中,由于溶液中不同区域的离子浓度存在差别,最终导致化学势不尽相同,为此,研究化学势作用对泥页岩水层中溶质扩散的影响规律,并在渗流力学基础理论上,通过引入唯象系数和膜效率,提出考虑多因素综合作用下的钻井液侵入规律的计算方法,建立钻井液侵入泥页岩水层理论模型。结果表明:从总体上看,随着无因次径向间距的增大,页岩储层中溶质扩散系数逐渐降低,温度对扩散系数影响程度更低。在相同时间下,随着地层中溶质浓度的上升,地层溶质扩散系数同样会上升,然而其增加的幅度却会变小;当C_(o)>C_(df)时,随无因次径向距离增加,地层溶质扩散系数增加;当C_(o)<C_(df)时,地层溶质扩散系数降低;地层最大溶质扩散系数随溶质浓度增加幅度减小;L_(1)参数可诠释为驱动溶剂迁移的力量源泉,而L_(2)参数则如同阻力,影响其流畅性。通过精细调控钻井液的特性,减缓钻井液渗透至地层的现象,来改变钻进过程中的L_(1)系数;随耦合系数L_(1)减小,地层最小孔隙压力降低,波动半径越大;随K_(1)系数增大,地层最小孔隙压力增加,波动半径越大。

关 键 词：泥页岩 溶质扩散 井壁稳定 唯象系数 化学势 

分 类 号：TE21[石油与天然气工程—油气井工程]