泥页岩井壁不稳定机理及其防治措施综述

A REVIEW ON MECHANISMS INVOLVED IN SHALE-RELATED BOREHOLE INSTABILITY AND MEASURES TO BE TAKEN

引起泥页岩井壁不稳定的原因多种多样,本文以国内外近期文献为基础,重点讨论与钻井液有关的泥页岩井壁不稳定机理及其防治措施。长期以来,人们认为,泥页岩中的蒙皂石粘土组分几乎是其在液相环境下不稳定的唯一原因。然而,后来的研究却发现,许多水不稳定页岩中只含有极少量的或根本不含蒙皂石粘土。本文所介绍的溶解作用机理很好地解释了四种与页岩稳定性有关的地质现象。即便是含有较多的膨胀性粘土矿物的泥页岩,在温度、压力较高的深层条件下也主要表现为溶解作用,膨胀作用只是第二位的。钾离子和高分子聚合物是非常好的稳定剂,但对于不同类型的泥页岩,其作用机理不同。对膨胀性泥页岩,钾离子的主要作用是压缩双电层和减小水化力,聚合物的主要作用是增加桥接力;对于非膨胀性泥页岩,聚合物的作用主要是以成氢键的方式把粘土颗粒束缚在一起,钾离子的作用主要是增加聚合物的吸附性;对于硬脆性(裂缝性)泥页岩,由于其不稳定机理主要是泥浆滤液沿裂缝和层理面等的表面水化作用,所以,钾离子的作用主要是封堵微裂缝,聚合物的作用主要是吸附和包裹粘土和在井壁上形成光滑的薄膜。异常压力泥页岩井壁不稳定的机理及其防治措施比较简单,及时而准确的异常压力及其程度预测是解决问题的关键。

This is a comprehensive review on the shale-related borchole instability problems prepared by the geologists/petromineralogists on the basis of recently published results of researches.The topic covered are:①introductory part;②microscopic structures of shales;③shale borehole stabilization in the case of swellable,or smectite,clay miner- als;④that of unswellable,or non-smectite,clay minerals;⑤that of hard brittle (fissile) shale;⑥that of abnormal pressures;⑦some comments.The importance of dissolu- tion for both unswellable and swellable (in deep strata of high temperatures and pres- sures) is stressed.