浅谈破碎泥岩地层的钻进工艺

［１］ 岳 石 ．高 温 高 压 岩 石 变 形 实 验 的 发 展 及 其 在 构 造 地 质 学 中 的 意 义 ［Ｊ］．世 界 地 质 ，１９９０，（４）．
［２］ 郑 在 胜 ．岩 石 变 形 中 的 能 量 传 递 过 程 与 岩 石 变 形 动 力 学 分 析 ［Ｊ］．中 国 科 学 （Ｂ 辑 化 学 生 命 科 学 地 学 ），１９９０，（５）．
［参 考 文 献 ］
Hale Waihona Puke 图 １１ 钻 井 液 液 柱 压 力 与 井 底 及 井 壁 岩 石 破 坏 区 的 关 系
图９－１０ 为 井 壁 及 井 底 岩 石 的 破 坏 区，从 图 中 可以看出井壁最先出现的破坏区与井底最先出现的 破坏区位置不同，井 壁 首 次 出 现 的 破 坏 区 在 最 小 主 应 力 方 向 上 ，随 着 钻 井 液 液 柱 压 力 的 逐 渐 降 低 破 坏
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内 蒙 古 石 油 化 工 ２０１９ 年 第 １ 期
浅谈破碎泥岩地层的钻进工艺
芦文成，朱恒银，张文生，刘 兵，王 强
（安徽省地质矿产勘查局３１３地质队，安徽 六安 ２３７０１０）
摘 要 ：随 着 社 会 对 清 洁 能 源 的 迫 切 要 求 ，以 页 岩 气 为 代 表 的 清 洁 能 源 愈 来 愈 受 重 视 。 不 同 于 常 规 油 气 的 开 发 ，页 岩 气 的 勘 探 钻 探 难 度 大 ，技 术 要 求 高 。 本 文 从 钻 具 组 合 、泥 浆 体 系 和 工 程 技 术 操 作 方 面 ， 浅谈了破碎泥岩地层全取心钻探的几点认识。
破 碎 泥 岩 ：由 于 构 造 的 作 用 使 泥 岩 发 生 脆 性 破
坏 ，如 图 ２。
图 ２ 破 碎 泥 岩 岩 心
水 敏 地 层 ：该 类 地 层 具 有 强 膨 胀 性 和 粘 滞 性 ，常 常使岩心 粘 在 岩 心 管 中 很 难 退 取 岩 心 且 易 发 生 缩 颈。
断层 泥：断 层 运 动 时 断 层 附 近 破 碎 的 岩 石 在 摩 擦滑动时引起高温 形 成 断 层 泥，断 层 泥 具 有 强 粘 滞 性 和 膨 胀 性 ，容 易 缩 径 导 致 孔 内 事 故 。 如 图 ３。
皖含地１井本井井身结构如图１所示：
图 １ 皖 含 地 １ 井 井 身 结 构 图
櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆 区扩展至整个井壁，但 是 在 最 小 主 应 力 方 向 上 的 破 坏 区 要 大 ，最 终 将 形 成 椭 圆 形 井 眼 。 图１１为 Ｍ－Ｃ 准 则 和 Ｄ－Ｐ 准 则 判 定 的 井 眼 及井壁破坏区与钻井 液 液 柱 压 力 的 关 系。Ｄ－Ｐ 准 则考虑了中间主应 力 对 岩 石 破 坏 的 影 响，从 图 中 可 看出 Ｄ－Ｐ 准则判定的破坏区较 Ｍ－Ｃ 准 则判定 的 大 ，因 此 第 二 主 应 力 对 岩 石 破 坏 的 影 响 不 可 忽 略 。
根据 皖 含 地 １ 井 实 际 钻 进 资 料，穿 遇 地 层 岩 性 主 要 为 深 灰 色 泥 岩 和 粉 砂 质 灰 色 泥 岩 ，如 图 ２ 所 示 。 其 中 上 部 深 灰 色 泥 岩 ，粉 砂 质 泥 岩 互 层 分 布 ，中 下 部 为锻打深灰色泥岩 夹 深 灰 色 泥 质 粉 砂 岩，砂 岩 与 泥 岩互层分布，砂岩 泥 质 含 量 高，粉 砂 质 分 布 不 均 匀， 地 层 产 状 较 陡 ，局 部 近 直 立 ，见 逆 断 层 构 造 分 布 。 主 要岩石有如下特点：
关 键 词 ：页 岩 气 ；破 碎 泥 岩 ；钻 探 中 图 分 类 号 ：ＴＥ２４２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００６—７９８１（２０１９）０１—００４４—０３
１ 概 述 页岩气是从黑色泥页岩或者碳质泥岩地层中开
发 出 的 非 常 规 天 然 气 ，我 国 资 源 潜 力 较 大 。 近 年 来 ， 我国越来越重视对页岩气这一非常规天然气的开发 研究 。 ［１］ 在页岩气赋存区域进行钻探勘查是必 要 手 段 ，通 过 钻 探 取 心 了 解 页 岩 的 层 厚 、产 状 、页 岩 强 度 、 发育及裂隙充填等 情 况，但 页 岩 气 的 生 储 条 件 决 定 了页岩气的钻井施 工 难 度 大，特 别 页 岩 油 气 地 质 调 查井 。 ［２］ 由于缺乏 可 参 照 的 地 层 资 料，破 碎 泥 岩 地 层对钻井施工技术要求高。如安徽含山地区的页岩 气基础地质调查井 皖 含 地 １ 井，由 于 地 层 产 状 特 别 陡 ，有 的 近 似 垂 直 ，地 层 容 易 掉 块 和 构 造 运 动 造 成 地 层 破 碎 ，施 工 难 度 大 。
［３］ 赵明阶，许 锡 宾，徐 蓉．岩 石 在 三 轴 加 卸 荷 过 程中的一种本构模型研 究［Ｊ］．岩 石 力 学 与 工 程 学 报 ，２００２，（５）．
收 稿 日 期 ：２０１８－１１－１６ 作 者 简 介 ：芦 文 成 ，助 理 工 程 师 ，２０１４ 年 毕 业 于 中 国 地 质 大 学 （武 汉 ），目 前 主 要 从 事 探 矿 工 程 方 向 的 生 产 和 研 究 工 作 。
２０１９ 年 第 １ 期 芦 文 成 等 浅 谈 破 碎 泥 岩 地 层 的 钻 进 工 艺
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２ 钻 遇 地 层 情 况 皖含地１井工区构造位置位于扬子陆块区下扬
子 地 块 的 中 部 ，属 沿 江 隆 凹 褶 断 带 。 由 于 燕 山 期 （晚 三叠－早侏罗世至 晚 白 垩 世 早 期）是 安 徽 大 陆 边 缘 活动带盆山发展阶 段，工 区 构 造 特 点 是 在 早 中 侏 罗 世陆相盆地内上叠 了 火 山 盆 地 建 造，构 造 运 动 以 断 裂构造为主，兼 有 褶 皱、推 覆 构 造 和 多 期 次 岩 浆 活 动。每次构造活动 都 给 岩 石 带 来 了 极 大 的 破 坏，岩 石破碎程度严重。