[发明专利]一种层状硬脆性泥页岩水化特性的评价方法

说明书

本发明公开了一种层状硬脆性泥页岩水化特性的评价方法，其按照先后顺序包括以下步骤：对岩石进行描述后取芯，制备岩芯样品；将岩芯样品恢复至地层原位孔隙流体饱和状态；测试地层原位状态条件下岩芯样品的纵波波速和横波波速，然后改变孔隙流体性质，并测试改变孔隙流体性质后岩芯样品的纵波波速和横波波速；根据不同孔隙流体性质条件下岩芯样品的纵波波速和横波波速的变化情况，评价层状硬脆性泥页岩的水化特性。本发明的评价方法简单易懂、操作便捷，能够定量评价岩石的水化特性，为钻遇层状硬脆性泥页岩时的井壁稳定控制提供科学依据，进而更好的防止井壁失稳，阻止井下复杂情况的发生。

技术领域

本发明属于油气钻探工程技术领域，涉及泥页岩水化特性的评价方法，尤其涉及一种层状硬脆性泥页岩水化特性的评价方法。

背景技术

近年来，钻井过程中钻遇层状硬脆性泥页岩时遇到的井壁稳定问题一直是困扰油气钻探工程的一大难题。层状硬脆性泥页岩的层理发育异常、膨胀性粘土含量较高，容易导致钻井过程中出现严重的井壁失稳现象，例如井筒缩径、井壁垮塌、钻井液漏失和储层损害等问题。因此，对层状硬脆性泥页岩水化特性进行评价具有重要的经济意义和社会意义。

目前，对膨胀性岩石膨胀特性的评价方法通常是采用膨胀仪进行测试的方法，即用粉碎机将岩芯破碎成粉末，再用一定目数的筛网进行过滤，将小于一定粒径的岩粉用岩芯压实器压制成人造岩芯，然后将人造岩芯放入膨胀仪中进行测试。由于岩芯被粉碎，破坏了原始岩芯中存在的微裂缝，因此这种方法忽略了原始岩石中微裂缝遇水膨胀的情况，无法真实还原岩石的膨胀状态。尤其是海相沉积页岩中存在笔石的微裂缝，其裂缝宽度极小，肉眼难以观测，但是这些微裂缝却存在着严重遇水膨胀的情况。另外，在评价层状硬脆性泥页岩水化特性的过程中，目前还没有合理的评价装置，从而导致评价结果不准确，误差较大，而且成本较高。因此，急需开发一种层状硬脆性泥页岩水化特性的评价方法和评价装置，以定量评价岩石的水化特性，同时也能够真实有效的反映岩石的水化特性，更好的防止井壁失稳，阻止井下复杂情况的发生。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种层状硬脆性泥页岩水化特性的评价方法，其按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：对岩石进行描述后取芯，制备岩芯样品；

步骤二：将岩芯样品恢复至地层原位孔隙流体饱和状态；

步骤三：测试地层原位状态条件下岩芯样品的纵波波速和横波波速，然后改变孔隙流体性质，并测试改变孔隙流体性质后岩芯样品的纵波波速和横波波速；

步骤四：根据不同孔隙流体性质条件下岩芯样品的纵波波速和横波波速的变化情况，评价层状硬脆性泥页岩的水化特性。

优选的是，所述步骤一中，岩石存在节理和层理。

对岩石节理和层理的描述，在取芯工作开始前进行，即针对原始较大尺寸的岩石进行描述，以便更好的观测岩石节理和层理的存在形式。局部节理组数可根据下述情况进行描述：大量随机出现的节理、一组节理、一组节理+随机节理、两组节理、两组节理+随机节理、三组节理、三组节理+随机节理、四组甚至更多节理组、如同土壤一般的破碎岩石。局部层理组数可根据上述情况进行描述。个别主要的节理或者层理，需要专门记录和描述。根据井下岩石的实地情况，记录每组节理或者层理的倾向和倾角。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤一中，岩芯样品的形状为圆柱形，其长度为直径的2-3倍。

在上述任一方案中优选的是，所述岩芯样品的直径至少为岩石中最大颗粒直径的20倍。

圆柱形岩芯样品的最优选直径为25mm。岩芯样品的上、下端面应保持平整，平整度(波浪面的波峰与波谷之间的垂直距离)不大于0.01mm；岩芯样品纵轴偏移轴向中心不超过0.001rad，或者偏移量在0.05/500mm以内；岩芯样品的侧面应保持光滑笔直，直线度(圆柱形的最大直径与最小直径之间的差值)不大于0.3mm。