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济阳坳陷沙河街组硬脆性油页岩力学特性及多场耦合井壁稳定性研究

席境阳,  裴学良,  冯春宇,  曹继飞,  孟英峰

席境阳, 裴学良, 冯春宇, 等, 2026. 济阳坳陷沙河街组硬脆性油页岩力学特性及多场耦合井壁稳定性研究. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025161
引用本文: 席境阳, 裴学良, 冯春宇, 等, 2026. 济阳坳陷沙河街组硬脆性油页岩力学特性及多场耦合井壁稳定性研究. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025161
XI Jingyang, PEI Xueliang, FENG Chunyu, et al., 2026. Study on Mechanical Properties of Brittle Oil Shale in the Shahejie Formation of Jiyang Depression and Multi-field Coupling Wellbore Stability. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025161
Citation: XI Jingyang, PEI Xueliang, FENG Chunyu, et al., 2026. Study on Mechanical Properties of Brittle Oil Shale in the Shahejie Formation of Jiyang Depression and Multi-field Coupling Wellbore Stability. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025161

济阳坳陷沙河街组硬脆性油页岩力学特性及多场耦合井壁稳定性研究

doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025161
基金项目: 中石化工程公司重点科技攻关项目“胜利油区页岩油提速关键技术研究”(SG2103-01K);中国石化集团公司“十条龙”项目“东营凹陷页岩油钻完井提速提效技术研究”: (P21060-3);国家科技重大专项“四川盆地深层超深层碳酸盐岩气藏勘探开发技术与集成示范”(2025ZD1402500);国家自然科学基金面上项目“深层页岩表面水化诱发细观结构损伤与宏观力学性能劣化机制研究”(52474008)

Study on Mechanical Properties of Brittle Oil Shale in the Shahejie Formation of Jiyang Depression and Multi-field Coupling Wellbore Stability

Funds: National Science and Technology Major Project Exploration and Development Technology and Integrated Demonstration of Deep and Ultra-Deep Carbonate Gas Reservoirs in the Sichuan Basin (2025ZD1402500);National Natural Science Foundation of China General Project Study on Mesoscopic Damage and Macroscopic Mechanical Property Degradation Mechanism Induced by Surface Hydration in Deep Shale broussonetia papyrifera(52474008)
  • 摘要: 针对济阳坳陷沙河街组硬脆性油页岩地层在大斜度井与水平井钻探过程中井壁垮塌频发的问题,明确影响井壁稳定的主控因素,建立适用于该地层的多场耦合井壁稳定性评价与预测方法。采用X射线衍射、扫描电镜、CT扫描分析岩心矿物组分与微观裂缝特征;利用孔渗测试、三轴力学实验测定岩石物理力学参数;结合井周有效应力场与渗流场,考虑裂缝力学弱面效应、钻井液压力穿透及井眼轨迹耦合开展井壁稳定性评价。研究表明,油页岩矿物组成以石英和黏土为主,黏土矿物主要为非膨胀性的伊利石,水基钻井液对岩石力学性能影响较小;岩体发育多组微裂缝,缝宽约2~3 μm;低孔低渗,岩性致密。均质岩样抗压强度为183.5 MPa,裂缝发育岩样强度降至37.2~62.5 MPa,钻井液浸泡12天后,强度降幅为3.87%~20.51%。沿最小水平主应力方向钻水平井时,井斜角50°~90°范围内坍塌风险较高,井壁易失稳;沿最大水平主应力方向钻进时,高坍塌压力区域集中在井斜角25°~45°。钻井液压力穿透效应使临界坍塌压力当量密度增加0.115~0.155 g/cm³。沙河街组地层井壁稳定性受井眼轨迹、裂缝力学弱面及钻井液压力穿透共同控制,沿最大水平主应力方向优化井眼轨迹并强化钻井液封堵性能,可有效降低井壁坍塌风险。研究结果可为在油页岩地层实现有效的安全钻进提供指导。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-10-29
  • 修回日期:  2026-04-30
  • 录用日期:  2026-05-06
  • 预出版日期:  2026-10-30

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