井壁稳定性研究-西南石油大学范翔宇.pptVIP

西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 二、弹性模量 泊松比（υ）又称横向压缩系数。 泊松比表示为横向相对压缩与纵向相对伸长之比。 设长为L，直径为d的圆柱形岩石，在受到压缩时，其长度缩短?L，直径增加?d，泊松比（υ）表示为： e1 e2 s 泊松比 = e2 / e1 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 0 ? ? ? 0.5 各向同性介质：= 0.25 理想不可压缩物质(流体)：= 0.5 挤压或拉伸作用下不扩展或收缩的物质：= 0 Material ? Shale 0.1 – 0.5 Sandstone 0.13 – 0.35 Limestone 0.29 – 0.35 Granite 0.11 – 0.26 Marble 0.06 – 0.22 Dolomite 0.25 – 0.29 Anhydrite 0.24 – 0.29 Concrete 0 – 0.25 Steel 0.27 – 0.3 Plastic (Nylon) 0.4 Rubber 0.45 – 0.5 Water 0.5 Unconsolidated Sand 0.38-0.44 常见岩石的泊松比值 二、弹性模量 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 三、利用测井资料计算弹性模量、泊松比 泊松比： 杨氏模量： 剪切模量： 体积模量： 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 第六章 钻井地质环境 钻井地质剖面岩性及特征 泥页岩的组成及其对钻井井壁稳定的影响 疏松砂岩地层中的井壁稳定问题 致密地层中的井壁稳定问题 破碎性地层中的井壁稳定问题 井壁稳定状况的直观显示 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 井眼 盐丘 褶皱 断层 节理 层面 井筒内压 砂岩 泥页岩 碳酸盐岩 盐岩 其它岩性 一、钻井地质剖面岩性及其岩性特征 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 二、泥页岩的组成及其对钻井井壁稳定的影响 钻井过程中，钻井液与泥页岩地层之间的物理化学作用是导致泥页岩井壁不稳定的重要原因。地层与钻井泥浆及其滤液接触时水化膨胀和分散的程度与泥页岩地层的粘土矿物组成及含量、阳离子交换容量、地层水含量及矿化度密切相关。 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 (一)泥页岩中常见的粘土矿物 蒙脱石：遇水后极易水化膨胀； 伊利石：遇水后水化膨胀能力相对较小； 绿泥石：晶层间结合紧密，遇水后水化膨胀能力弱; 高岭石：水化膨胀能力差 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 粘土矿物对井壁稳定性的影响与其物理化学性质密切相关。不同粘土矿物的比表面积、阳离子交换等性质各不相同，遇水后水化的能力及程度不同，对井壁稳定的影响也不同。 (二)粘土矿物类型及含量对井壁稳定性的影响 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 比表面积：指分散体系中单位质量（或体积）岩石颗粒的总表面积，或单位体积岩石内总孔隙的内表面积。 粘土矿物的比表面积对井壁稳定的影响 (二)粘土矿物类型及含量对井壁稳定性的影响 常见粘土矿物的比表面积 粘土矿物的比表面积远远高于石英、石灰岩的比表面积，巨大的比表面积使粘土矿物具有较高的化学活泼性，能优先与侵入地层的外来流体发生化学反应和物理化学作用，并具有较高的化学反应速度。 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 在四种常见粘土矿物中蒙脱石具有最大的比表面积，它与水介质接触时表现出极强的敏感性，遇水后体积膨胀能力和程度都最大。粘土矿物水化膨胀可引起地层强度降低，导致井壁不稳定。 粘土矿物的比表面积对井壁稳定的影响 (二)粘土矿物类型及含量对井壁稳定性的影响 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 粘土矿物的阳离子交换性质直接与它们吸附和保持水的能力有关，粘土矿物的阳离子交换能力越高，它们具有的吸附水能力就越大。 粘土矿物阳离子交换性质对井壁稳定的影响 (二)粘土矿物类型及含量对井壁稳定性的影响 常见粘土矿物阳离子交换能力 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 蒙脱石的阳离子交换能力最强，具有最大的吸附水能力；高岭石组具有低的阳离子交换能力，吸附水的能力也低。因此，当钻井液与地层接触使地层中阳离子的成分和浓度变化时，高岭石最稳定，蒙脱石最不稳定，地层中孔隙流体组成和浓度的变化会对蒙脱石水化，以及地层的强度产生明显影响。 粘土矿物阳离子交换性质对井壁稳定的影响 (二)粘土矿物类型及含量对井壁稳定性的影响 西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室 粘土表面直接或间接吸附水分子形成水膜的作用，称为粘土的水化作用。水化作用依赖于表面积与表面特性。 当地层中离子浓度高于钻井液中离子浓度时，钻井液中的水向地层中移动，这样就使泥页岩地层中