泥页岩多场耦合流变模型

王 萍，张燕明，吕 杨，梁凌云，崔云群，屈 展，刘利锋，李树生

(1.西安石油大学 石油工程学院，陕西 西安 710065； 2.陕西省油气井及储层渗流与岩石力学重点实验室，陕西 西安 710065；3.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710018； 4.长庆油田分公司 油气工艺研究院，陕西 西安 710018； 5.长庆油田分公司 第五采气厂，陕西 西安 710018)

引 言

井壁失稳问题经历了从力学研究、化学研究到力学与化学耦合研究，由Chenevert、Gray和Darley[1-3]提出：井壁失稳的一个重要原因是泥页岩水化，而不单单是纯力学问题。此后，研究人员开始对黏土矿物的水化问题如泥页岩水化对井壁稳定性的影响展开研究。Chenevert[1]通过总吸附水量相关法对泥页岩进行了力-化耦合的定量分析，Hale和Mody[4-5]通过半透膜渗透压理论，将井底化学场的影响因素等效为孔隙压力，首次提出等效孔隙压力法。Tan[6-9]认为岩体内流体流动的动力主要靠孔隙压力与渗透压力共同作用下的总水势差导致的，依据岩石中引入水介质的连续性方程进而推导出膨胀性岩体中的流体运动方程。虽然国内外学者就泥页岩水化问题进行了大量的研究，但是由于问题本身具有复杂性，所得出的研究成果并不一致，仍然存在着许多疑问。如有些研究者认为总吸附水量影响着所有的水化变化，事实上用“总吸附水”概括这是不准确的，因为泥页岩中还存在着与水化反应无关的水分子，如渗透水化水、离子水化水、孔隙自由水等。总水势模型的溶质流动参数难以确定，且没有给出解决的方法。……