[发明专利]钻井液固结井壁破碎围岩能力的评价方法

说明书

本发明公开了一种钻井液固结井壁破碎围岩能力的评价方法。本发明提供的钻井液固结井壁破碎围岩能力的评价方法，实现了对钻井液提高破碎块体间抗剪强度的定量评价，为破碎性地层井壁稳定性提供了可靠的力学参数。同时也为钻井液性能优化、钻井液优选提供了科学、有效的实验方法，为破碎性地层井壁稳定系统技术的建立提供了强有力的支撑，对深部油气安全、高效钻井具有重要意义。

技术领域

本发明涉及石油天然气钻探技术领域，具体涉及一种钻井液固结井壁破碎围岩能力的评价方法。

背景技术

随油气勘探开发深度的不断增大，油气钻井经常钻遇破碎地层，破碎性地层掉块、垮塌、漏失等井壁失稳问题已成为深层油气钻探普遍面临的重大难题。在提高钻井液抑制、封堵性能的基础上，强化钻井液对井壁破碎围岩的固结能力是最大程度降低、避免破碎性地层井壁失稳垮塌的最为有效技术手段。因此，科学、合理地评价钻井液对破碎围压胶结、固结能力，不仅是钻井液性能优化的重要依据，同时也是安全钻井工程设计尤其是钻井液设计的重要基础，对复杂破碎地层快速、安全钻井技术的建立具有重要意义。

钻井液对井壁破碎岩石的胶结、固结能力与地层岩性密切相关，即同一钻井液体系，针对不同岩性地层岩性，其胶结或固结能力不同；同时还受环境温度、压力影响，即同一岩性地层、同一钻井液体系，但在地层温度、压力不同的条件下，其表现出的固结能力也不同。正是由于钻井液对井壁破碎岩石胶结或固结能力影响因素众多，加之受破碎地层钻井取心困难的制约，长期以来，钻井液性能评价主要针对完整地层及部分裂缝发育地层，且对钻井液稳定井壁的性能评价也主要集中钻井液的抑制性能、封堵性能、流变性能、失水造壁性能。而对钻井液胶结或固结能力的评价较少，至今未见系统的室内评价方法。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种钻井液固结井壁破碎围岩能力的评价方法解决了钻井液稳定井壁的性能评价结果不准确的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种钻井液固结井壁破碎围岩能力的评价方法，包括以下步骤：

S1、获取与破碎地层岩性相同且新鲜完整的井下钻井取心，并钻取圆柱试样，将圆柱试样沿中线均匀切分为两个圆盘试样；

S2、通过钻井取心钻取标准柱塞试样，采用岩石力学实验机对标准柱塞试样进行单轴压缩测试，并计算得到岩石的单轴抗压强度UCS；

S3、将两个圆盘试样沿切分面对接，并沿接触面进行法向载荷作用下剪切强度测试，并计算得到圆盘试样接触面的抗剪强度；

最大法向载荷不高于单轴抗压强度UCS的1/20；

S4、将两个圆盘试样沿切分面对接贴合固定，放置于充满钻井液的耐压密闭容器中，并向密闭容器内施加压力及温度作用一段时间；

S5、将两个圆盘试样从密闭容器中取出，并将其放置于直剪盒，沿接触面进行法向载荷作用下剪切强度测试，测得钻井液作用后圆盘试样接触面之间的抗剪切强度；

S6、通过钻井液作用后圆盘试样接触面之间的抗剪切强度计算钻井液作用后圆盘试样接触面之间的摩擦角和钻井液作用后圆盘试样接触面之间的内聚力增量；

S7、通过圆盘试样接触面的抗剪强度、钻井液作用后圆盘试样接触面之间的抗剪切强度和钻井液作用后圆盘试样接触面之间的摩擦角计算钻井液对剪切强度的增大幅度和钻井液对摩擦角的增大幅度，并根据钻井液作用后圆盘试样接触面之间的内聚力增量、钻井液对剪切强度的增大幅度和钻井液对摩擦角的增大幅度评价钻井液固结井壁破碎围岩能力。

进一步地：所述步骤S1中圆柱试样的直径为50mm，长度为50mm。

进一步地：所述步骤S2中标准柱塞试样的直径为25mm，长度为50mm。