泥页岩分类简述.docxVIP

文章编号 :100125620 (2007) 0220063204泥页岩分类简述雷又层向兴金(长江大学石油工程学院 ,湖北荆州)摘要 泥页岩的分类对钻井工程和钻井液技术的研究和实施都有重要的指导作用 , 而研究泥页岩的分类 、性质必须从分析泥页岩的组构和理化性能着手 。介绍了国内外学者提出的不同泥页岩分类方案 , 分析了它们各自的 优缺点 , 提出了一种简便的较科学的泥页岩分类方案 。该分类方案较全面地反映了泥页岩的性质特点 , 而且各项 指标都有明确的量度 , 便于借鉴参考 。还介绍了一种有效预测泥页岩类型的 B P 神经网络方法 。指出 , 在对泥页岩水化机理研究的基础上 , 有望依据较少的参数对泥页岩进行分类 , 以指导钻井和钻井液技术的研究和实施 。关键词 泥页岩组构 理化性能 分类 B P 神经网络法中图分类号 : T E283 , T E254 . 3文献标识码 : A泥页岩分类对石油钻井具有非常重要的指导意义 。因为泥页岩的类型不同 ,由此产生的井下复杂 情况不同 ,应采取的井壁稳定措施也不同 。关于泥 页岩的分类 ,国内外学者一直都在不断地进行探索 , 提出了很多分类方案 ,但这些方案都有各自的优缺 点 ,到底如何划分才更趋向合理 ,仍是一个有待于继 续研究的课题 。在综合调研大量国内外泥页岩文献 资料的基础上 ,提出以黏土矿物组分含量 、组构和主 要理化性能指标即膨胀性 、回收率 、阳离子交换容量 等为依据的泥页岩分类方案 。该方案使泥页岩的分 类突破了传统分类中组构和理化性能的表观定性描 述 ,对泥页岩水化 、分散 、膨胀特性强弱进行定量描 述 ,使泥页岩分类向科学化定量化迈进了一步 ,利于 石油工作者借鉴参考 。2 可以看出 ,硬脆性泥页岩中非膨胀性黏土矿物伊利石 、高岭石和绿泥石含量较多 ,膨胀性黏土矿物蒙 脱石相对较低 , 伊/ 蒙混层中蒙脱石的混层比也很 低 ,因此硬脆性泥页岩地层的水化膨胀能力较弱 ,阳 离子交换容量也较低 ; 而软泥页岩以膨胀性黏土矿 物蒙脱石为主 ,易水化膨胀 ,阳离子交换容量较大 。硬脆性泥页岩 SHS3 的矿物成分分析 [ 1 ]表 1黏土矿物/ %ɑ2SiO2 方解石 长石 黄铁矿Σ 黏土%%%%%I/ S I K C 混层比4442 50 7 2 B Z252127 井软泥页岩的矿物成分分析井深 Σ 黏土黏土矿物组成/ %混层比C ECm%% mmol/ 100g 土I C K S I/ S泥页岩的构成[ 1] 及其特点泥页岩一般由非黏土矿物 ( 如石英 、长石 、方解 石 、白云石等) 、晶质的黏土矿物 (如蒙脱石 、伊利石 、 绿泥石 、高岭石 、伊2蒙混层 、绿2蒙混层等) 和非晶体 黏土矿物 (如蛋白石等) 组成 。对泥页岩稳定性产生 影响的主要组分是晶体和非晶体黏土矿物 。典型的 坍塌性泥页岩 ,如胜利油田河 139 井沙三段中部取 心岩样 (简称为硬脆性泥页岩 S H S3 ) 和 B Z252127 井 软泥页岩岩样的矿物分析见表 1 和表 2 。由表 1 、表11754 . 95 34 . 015 19 30 3600197 1747 . 45 41 . 0 10 10 22 58 0 0 298 使用扫描电镜对 S H S3 和 B Z252127 岩 样微 观结构进行分析 ,发现 S H S3 岩样由弯曲薄片状黏土 单晶颗粒沿层理方向定向排列叠置 ,结构不均匀 ,纹理发育 ,有裂 缝 出现[ 1 ] ; B Z252127 岩 样 表 面 固 体 颗 粒定向排列差 ,没有明显的裂隙出现 。这些性质决 定了钻井液水相对这些泥页岩的破坏方式和机理 。第一作者简介 :雷又层 ,1982 年生 ,现在长江大学石油工程学院攻读硕士学位 ,研究方向为钻井液与完井液及井壁稳定性 。地址 :湖北省荆州市长江大学石油工程学院 ;邮政编码 434023 。钻井液与完井液2007 年 3 月64各项指标都有很明确的定量指示 ,便于借鉴利用 ,且所用指标都很有代表性 ,此分类方法较科学 、简便 。2 泥页岩的矿物组构和理化性能分析2 . 1泥页岩的矿物组构 泥页岩组构是一个概括性术语 ,包括构成泥页岩的全部 ,用来描述泥页岩的颗粒 、晶体和胶结物等的空间分 布及 方 位[ 2 ] 。泥 页岩 组 构 特 征 可 采 用 X 射线衍射 、岩石学显微镜 、扫描电镜 、透射电镜等实 验手段进行定量分析 ,得出定向度 。依据定向度可将泥页岩组构特征分为高度定向 ( 定向度为 90 %～100 %) 、良好定向 ( 定向度为 60 %～ 90 %) 、中等定 向 (定向度为 30 %～6