資源描述：
《柯柯亞區(qū)塊泥頁巖水化膨脹的實驗評價.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。
1、2014年第8期西部探礦工程43柯柯亞區(qū)塊泥頁巖水化膨脹的實驗評價黃靜，呂苗榮，萬國賦，劉志成，刁建波(常州大學石油工程學院，江蘇常州213016)摘要：吐哈盆地柯柯亞區(qū)塊是吐哈油田“十二五”期間重點開發(fā)的區(qū)塊之一，該區(qū)塊泥頁巖層極易發(fā)生井壁坍塌，井下事故頻發(fā)。主要原因是鉆井液侵入巖層表面引起水化膨脹，誘發(fā)泥頁巖剝落，選用合理的抑制劑對抑制該區(qū)塊泥頁巖水化膨脹顯得尤為重要。實驗選用氯化鉀、硅酸鉀、硅酸鈉3種無機鹽抑制劑對泥頁巖樣進行高溫高壓水化膨脹實驗，選出適合該區(qū)塊的無機鹽抑制劑以及最佳配方，為下一步優(yōu)化該區(qū)塊鉆井液體系打好基礎。實驗表明，氯化鉀對泥頁巖抑制效果優(yōu)于硅酸鉀和硅酸
2、鈉，隨著無機鹽濃度的增加，泥頁巖膨脹率降低，當濃度增加到7％時，泥頁巖膨脹率減小幅度不再顯著，綜合實驗和經(jīng)濟成本，濃度為7％的氯化鉀對該區(qū)塊泥頁巖抑制效果最佳，同時配合使用5％硅酸鉀起協(xié)同作用。關鍵詞：柯克亞區(qū)塊；泥頁巖；井壁坍塌；水化膨脹；氯化鉀中圖分類號：TE311文獻標識碼：A文章編號：1004-5716(2014)08—0043—03鉆遇泥頁巖層時，極易出現(xiàn)井壁不穩(wěn)定的情況，井其他無機鹽的配合使用也取得了更加理想的效果4。下事故頻發(fā)，延長鉆井周期，增加鉆井成本。每年井壁通過氯化鉀、硅酸鉀、硅酸鈉3種無機鹽對泥頁巖膨脹失穩(wěn)造成的井下事故所消耗的費用高達數(shù)十億美元口]。率的對
3、比及相同抑制劑不同濃度的對比，優(yōu)選出最佳造成井壁失穩(wěn)的因素主要包括天然和人為2個方面，其的抑制劑及最佳濃度值。中天然因素主要是指巖層本身的構造特征及地層巖1無機鹽評述性，人為因素主要是指鉆具與地層產(chǎn)生的摩擦、碰撞及氯化鉀是一種常用的無機鹽類泥頁巖抑制劑，具鉆井液與泥頁巖之間的物理化學作用J。其中，鉆井液有較強的抑制頁巖滲透水化的能力嘲，國內(nèi)外許多實驗侵入引起水化膨脹是柯柯亞區(qū)塊泥頁巖層井壁坍塌的研究表明，氯化鉀在抑制泥頁巖方面明顯優(yōu)于其他無主要原因。對該區(qū)塊巖樣及坍塌掉塊的電鏡掃描，可機鹽抑制劑，并在現(xiàn)場應用中取得很好的效果]。蘇聯(lián)以確定該區(qū)塊粘土礦物含量在20％-30％之間，以
4、伊／伏爾加格勒石油科學研究設計院研究表明，膨潤土在蒙混層為主，伊利石含量次之，地應力分布不均勻，粘氯化鉀溶液中比在飽和氯化鎂及飽和氯化鈉溶液中吸土礦物與其他組分膠結分明，有明顯的微裂縫發(fā)育。收的水少1．5～2倍，現(xiàn)場應用效果顯著。近幾年，國內(nèi)當鉆井液進人該巖層時，與粘土礦物產(chǎn)生局部水化，造外研究人員多采用氯化鉀與其他抑制劑相結合配制成成不均勻的水化應力，促使巖石破碎。鉆井液體系，提高其抑制效果，如KCl～硅酸鹽鉆井為了抑制井壁局部水化，選擇適合該區(qū)塊井壁穩(wěn)液、KCl一聚合物鉆井液、KCl～正電聚醇鉆井液等，在定的防膨抑制劑顯得尤為重要。其中，鉆井液中添加現(xiàn)場應用中抑制能力強，具有
5、明顯的防塌效果，取得了無機鹽是抑制泥頁巖水化膨脹的重要手段之一。室內(nèi)良好的經(jīng)濟效益]。試驗根據(jù)泥頁巖水化膨脹抑制機理和已有的現(xiàn)場應用20世紀30年代，美國和前蘇聯(lián)就開始研究并使用經(jīng)驗對無機鹽抑制劑進行優(yōu)選，為下一步優(yōu)化該區(qū)塊硅酸鹽鉆井液，并證實了硅酸鹽具有較為理想的防塌鉆井液體系打好基礎。國內(nèi)外對硅酸鹽鉆井液在鉆井效果，但由于該類鉆井液在流變性、濾失性能和熱穩(wěn)定現(xiàn)場的應用效果給予了很高的評價]，是一種對泥頁巖性方面的限制，當時并沒有得到廣泛的應用。20世紀抑制效果顯著的優(yōu)質水基鉆井液體系]。而硅酸鹽和9O年代以后，由于油基鉆井液對環(huán)境污染嚴重、價格昂收稿日期：2013—09—29
6、第一作者簡介：黃靜(1988一)，女(漢族)，江蘇徐州人，常州大學石油工程專業(yè)在讀碩士研究生，研究方向：井壁穩(wěn)定性研究。西部探礦工程2014年第8期貴等原因，使用受到限制，而硅酸鹽具有對環(huán)境無污無機鹽對巖樣的抑制效果開始出現(xiàn)不同，氯化鉀抑制染、適用溫度范圍廣：價格合理等多種有利因素，人們效果最顯著且?guī)r樣的膨脹率趨于穩(wěn)定速度最快，5h后重新開始了對硅酸鹽的研究及應用]。改進后的硅酸的膨脹率僅為26．77％，硅酸鉀次之，硅酸鈉效果最差。鹽鉆井液成功地應用于國內(nèi)外多個油田，有效抑制了不同抑制劑膨脹率不同的原因解釋如下：硅酸鹽泥頁巖的水化膨脹。目前國內(nèi)外應用效果最好的硅酸中的硅氧鍵與巖石
7、顆粒表面結合成牢固的化學鍵，對鹽有硅酸鈉和硅酸鉀。泥頁巖抑制作用。但由于sio；一濃度較小，與顆粒表本次實驗結合柯柯亞區(qū)塊泥頁巖特性選用氯化面接觸并形成化學鍵所需的時間較長，水分子可進入鉀、硅酸鉀、硅酸鈉3種無機鹽作為無機鹽抑制劑。獲泥頁巖表層發(fā)生水化反應，造成泥頁巖在硅酸鉀、硅酸得這3種材料的途徑廣泛，節(jié)約成本，適宜在鉆井現(xiàn)場鈉溶液中的膨脹率上升的速度大于氯化鉀；硅酸根與使用。巖石顆粒表面形成一層膜，這層膜阻礙了與巖石顆2實驗分析粒的接觸，使得硅酸鉀中I<+的抑制效果有所減弱，
