Estudo do mecanismo de instabilidade da rocha carbonosa desenvolvida por fraturas sob ação do fluido de perfuração

OUYANG YONG ,  

XIE WENMIN ,  

DING JIPING ,  

FENG FUPING ,  

WANG HEYUAN ,  

YANG DONGLIN ,  

MA CHI ,  

LYU HAICHUAN ,  

摘要

O desenvolvimento de fraturas nas rochas carbonosas resulta em sua baixa resistência, e a ação do fluido de perfuração durante o processo de perfuração aumenta ainda mais o risco de instabilidade das paredes do poço. Usando uma combinação de experimentos laboratoriais, análise teórica e simulação numérica, foi revelado o mecanismo de instabilidade da rocha carbonosa desenvolvida com fraturas sob a ação do fluido de perfuração: ① Os minerais de argila na rocha carbonosa são principalmente compostos por caulinita de difícil hidratação, não há presença de montmorilonita facilmente hidratável e a proporção de camadas de illita-montmorilonita é baixa; portanto, o inchaço por hidratação (valor médio de 0,35%) e a performance de dispersão por rolamento (valor médio de 89,64%) são fracos, o mecanismo de instabilidade da rocha carbonosa é principalmente mecânico. ② Fraturas planas cruzadas verticalmente e fraturas terminais fornecem canais de fluxo para a penetração do fluido de perfuração nas formações de rocha carbonosa; as dimensões das fraturas planas são geralmente maiores que as das fraturas terminais, portanto, as fraturas planas são mais facilmente invadidas pelo fluido de perfuração, causando instabilidade nas paredes do poço. ③ A penetração do fluido de perfuração nas fraturas faz com que a pressão nos arredores do poço aumente e a tensão radial diminua, aumentando o risco de instabilidade das paredes do poço; especialmente para fraturas planas de alta permeabilidade e fraturas cruzadas que atravessam o poço, a penetração do fluido é mais profunda, resultando em risco mais grave de instabilidade. ④ As características das fraturas também influenciam a profundidade de penetração do fluido de perfuração nas fraturas da rocha carbonosa. Em fraturas mais largas e mais densas, a penetração do fluido é mais profunda e gera maior pressão próxima à parede do poço, aumentando a probabilidade de instabilidade das paredes. Portanto, as partículas de bloqueio do fluido de perfuração devem ser projetadas de acordo com o tamanho real das fraturas da formação e a densidade do fluido deve ser controlada dentro de uma faixa razoável, a fim de reduzir os casos de instabilidade das paredes causados pela penetração do fluido. O estudo oferece uma perspectiva profunda para compreender o mecanismo de instabilidade da rocha carbonosa desenvolvida por fraturas sob ação do fluido de perfuração, fornecendo orientação teórica para a análise da estabilidade das paredes do poço em rochas carbonosas fraturadas.

关键词

fluido de perfuração;fraturas planas;fraturas terminais;rocha carbonosa;mecanismo de instabilidade

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