一种泥页岩地层动态渗透压预测方法技术

本发明专利技术涉及一种泥页岩地层动态渗透压预测方法，包括以下步骤：基于泥页岩圆柱样，获取泥页岩孔隙度、密度及阳离子交换容量，计算得到泥页岩内外溶质浓度参数，从而获取泥页岩初始膜效率；测试获取钻井液与泥页岩的活度，在此基础上，开展钻井液与泥页岩浸泡实验，测试获取钻井液作用不同时间下的泥页岩孔隙度与密度，进而计算不同钻井时间下的泥页岩膜效率劣化系数；综合钻井液活度、泥页岩活度、初始膜效率及膜效率劣化系数，建立考虑钻井液影响的泥页岩地层动态渗透压预测方法。本申请能够体现钻井液影响下的泥页岩膜效率劣化规律与渗透压动态变化规律，进而明确钻井过程中钻井液侵入泥页岩的驱动特征，有助于建立泥页岩地层安全钻井技术。安全钻井技术。安全钻井技术。

【技术实现步骤摘要】
一种泥页岩地层动态渗透压预测方法


[0001]本专利技术涉及泥页岩地层钻井工程领域，尤其涉及一种泥页岩地层动态渗透压预测方法。

技术介绍

[0002]泥页岩地层是典型的钻井高温地层，井壁失稳现象严重。泥页岩强水敏性是导致其井壁失稳的主要诱因。由于泥页岩的强水敏性，当钻井液中的水相介质侵入泥页岩后，与内部黏土产生水化作用，形成水化损伤，导致泥页岩结构破损与力学强度降低，从而造成井壁失稳。其中，渗透压是水相介质侵入泥页岩的主要驱动力之一。因此，明确泥页岩渗透压对控制泥页岩水化、保证井壁稳定具有重要意义。
[0003]现阶段，围绕泥页岩渗透压的研究，主要基于半透膜理论，认为泥页岩属于非理想半透膜(膜效率小于1)，考虑半透膜两侧浓度差，进而计算渗透压。然而，当前计算方法均基于恒定的半透膜效率。实际上，由于泥页岩强水敏性，钻井液作用下泥页岩结构处于动态变化，进而导致泥页岩膜效率破损。因此，钻井液作用下，泥页岩渗透压处于动态调整过程。而目前尚未见动态渗透压的相关研究。

技术实现思路

[0004]本申请为了解决上述技术问题，结合室内实验与理论计算，通过获取泥页岩膜效率劣化系数，建立了一种泥页岩地层动态渗透压预测方法，有助于深入认识钻井液侵入泥页岩的驱动机制，对预防泥页岩水化、建立泥页岩地层稳定井壁技术具有重要意义。
[0005]本申请通过下述技术方案实现：
[0006]一种泥页岩地层动态渗透压预测方法，包括以下步骤：
[0007]获取目标地层泥页岩样；
[0008]基于目标地层泥页岩样，获取泥页岩孔隙度、密度及阳离子交换容量；
[0009]根据泥页岩孔隙度、密度及阳离子交换容量，计算得到泥页岩内外溶质浓度参数；
[0010]根据泥页岩内外溶质浓度参数，计算得到泥页岩初始膜效率；
[0011]测试获取钻井液与泥页岩的活度；
[0012]开展钻井液与泥页岩浸泡实验，获取钻井液作用不同时间下的目标地层孔隙度与密度；
[0013]根据取钻井液作用不同时间下的泥页岩孔隙度与密度，计算泥页岩膜效率劣化系数；
[0014]基于泥页岩初始膜效率、钻井液活度、泥页岩活度及膜效率劣化系数，获取钻井过程中的泥页岩动态渗透压，从而建立考虑钻井液影响的泥页岩地层动态渗透压预测方法。
[0015]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
[0016]本申请能够体现钻井过程中，钻井液影响下的泥页岩膜效率劣化规律与渗透压动态变化规律，进而明确钻井过程中钻井液侵入泥页岩的驱动特征，有助于建立泥页岩地层
安全钻井技术。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本申请实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施方式的限定。
[0018]图1是实施例中泥页岩地层动态渗透压预测方法的流程图；
[0019]图2是实施例中钻井液作用不同时间下的泥页岩孔隙度图；
[0020]图3是实施例中钻井液作用不同时间下的泥页岩密度图；
[0021]图4是实施例中钻井液作用下泥页岩膜效率劣化系数图；
[0022]图5是实施例中钻井液作用下的动态渗透压图。
具体实施方式
[0023]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0024]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0026]本实施案例以中国某油田泥页岩层位实际钻井情况为例，以该层位泥页岩岩样为测试样品。如图1所示，本实施例公开的泥页岩地层动态渗透压预测方法，包括以下步骤：
[0027]步骤一、采用室内岩心钻机，对目标地层的露头或井下岩心柱开展取样工作，制取圆柱岩样。
[0028]步骤二、基于泥页岩圆柱岩样，获取目标地层孔隙度与密度。
[0029]本实施例采用气测法测试孔隙度，具体为：首先通过游标卡尺测量得到岩样体积V
f
，然后将页岩放入样品室开始气测，当样品室两端压力平衡时，获得岩样骨架体积V
s
。
[0030]根据岩样体积V
f
和骨架体积V
s
，采用以下公式计算岩样孔隙度φ：
[0031][0032]密度的测试:采用天平称量圆柱岩样质量m，再基于原状岩样的岩样体积V
f
，进而获取岩样密度ρ：
[0033][0034]测试得到泥页岩孔隙度为5.22％、密度ρ为2.35g/cm3。
[0035]步骤三、获取目标地层阳离子交换容量。
[0036]本实施例采用亚甲基蓝滴定法来获取目标地层阳离子交换容量。具体为：采用研磨机，将圆柱岩样制作成粉末样；将泥页岩粉末与蒸馏水配置泥页岩浆液，再加入3％的过氧化氢溶液和2.5mol/L的硫酸溶液，缓慢煮沸后用水稀释，形成待滴定溶液。再配置0.01mol/L的亚甲基蓝溶液，以每次0.5mL的量将配置好的亚甲基蓝溶液加到待滴定溶液中，用玻璃棒搅拌后，取一滴亚甲基蓝滴在滤纸上。重复此过程直到滴定的液体在滤纸上出现蓝色环时，停止实验，从而计算泥页岩的阳离子交换容量：
[0037][0038]上式中，CEC为泥页岩的阳离子交换容量，mmol/kg；d
ro
为滴定所消耗亚甲基蓝总量，ml；m
clay
为滴定所用页岩克数，g。
[0039]测试得到泥页岩阳离子交换容量为78.8mmol/kg。
[0040]步骤四、基于泥页岩阳离子交换容量、密度及孔隙度，计算获取泥页岩内外溶质浓度参数。
[0041]其中，溶质浓度参数包括泥页岩内部阴离子浓度C
a
、泥页岩内部阳离子浓度C
c
、泥页岩内外两侧的平均溶质浓度
[0042]其中，泥页岩内部阴离子浓度C
a
，计算方程如下：
[0043][0044]上式中，CEC为泥页岩的阳离子交换容量，ρ为岩样密度，φ为岩样孔隙度。
[0045]其中，泥页岩内外两侧的平均溶质浓度主要取决于泥页岩内地层水溶质浓度，采用下式计算：
[0046][0047]上式中，C
out
为泥页岩外部流体的溶质浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泥页岩地层动态渗透压预测方法，其特征在于：包括以下步骤：获取目标地层泥页岩样；基于目标地层泥页岩样，获取泥页岩孔隙度、密度及阳离子交换容量；根据泥页岩孔隙度、密度及阳离子交换容量，计算得到泥页岩内外溶质浓度参数；根据泥页岩内外溶质浓度参数，计算得到泥页岩初始膜效率；获取钻井液与泥页岩的活度；开展钻井液与泥页岩浸泡实验，获取钻井液作用不同时间下的目标地层孔隙度与密度；根据取钻井液作用不同时间下的泥页岩孔隙度与密度，计算泥页岩膜效率劣化系数；基于泥页岩初始膜效率、钻井液活度、泥页岩活度及膜效率劣化系数，获取钻井过程中的泥页岩动态渗透压，从而建立考虑钻井液影响的泥页岩地层动态渗透压预测方法。2.根据权利要求1所述的一种泥页岩地层动态渗透压预测方法，其特征在于：所述获取目标地层泥页岩样具体为：采用室内岩心钻机，对目标地层的露头或井下岩心柱开展取样工作，制取圆柱岩样。3.根据权利要求1所述的一种泥页岩地层动态渗透压预测方法，其特征在于：采用以下公式计算岩样孔隙度φ：上式中，V
f
为岩样体积，V
s
为骨架体积；采用以下公式计算岩样密度ρ：上式中，m为岩样质量。4.根据权利要求1或3所述的一种泥页岩地层动态渗透压预测方法，其特征在于：采用亚甲基蓝滴定法获取所述阳离子交换容量，阳离子交换容量的计算公式为：上式中，CEC为泥页岩的阳离子交换容量，mmol/kg；d
ro
为滴定所消耗亚甲基蓝总量，ml；m
clay
为滴定所用页岩克数，g。5.根据权利要求1所述的一种泥页岩地层动态渗透压预测方法，其特征在于：所述泥页岩内外溶质浓度参数包括泥页岩内部阴离子浓度C
a
、泥页岩内部阳离子浓度C
c
和泥页岩内外两侧的平均溶质浓度6.根据权利要求5所述的一种泥页岩地层动态渗透压预测方法，其特征在于：采用下式计算泥页岩内部阴离子浓度C
a
：上式中，CEC为泥页岩的阳离子交换容量，ρ为岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁乙，刘向君，梁利喜，熊健，侯连浪，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：