渝东北地区龙马溪组页岩吸水特性及对其力学性质的影响

刘洪^1,2,4，徐烽淋³，陈乔⁴，朱洪林⁴，苏德桂^1,2，冯柯来⁵

1. 页岩气勘探开发国家地方联合工程研究中心2. 自然资源部页岩气资源勘查重点实验室3. 重庆市涪陵页岩气环保研发与技术服务中心4. 中国科学院重庆绿色智能技术研究院5. 中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司蜀南气矿

摘 要：页岩中含有一定量的黏土矿物,在与水基压裂液接触后会表现出与泥岩相同的膨胀特性和强度弱化效应,进而引起套管外载增加,在页岩储层压裂过程中套管出现不同程度的变形问题。以渝东北地区龙马溪组页岩为研究对象,开展不同溶液体系下页岩的自吸、膨胀特性物理实验,分析页岩水化对其岩石力学特性的影响。结果表明:页岩吸水量与时间呈对数递增关系,在不同溶液体系中,吸水量大小表现为蒸馏水>地层水>滑溜水,含有减阻剂浓度小的滑溜水体系更利于减弱页岩的吸水能力;页岩膨胀率与时间呈逐渐增长趋势,黏土矿物含量、围压和溶液体系对页岩膨胀率影响明显,相对于黏土含量,围压对膨胀率影响更加明显,页岩在溶液体系中的膨胀性能表现为蒸馏水>地层水>滑溜水;页岩的抗压强度和弹性模量都随着水化时间的增加整体呈线性递减规律。研究结果对完井过程套管强度设计具有一定的指导意义。

关键词：龙马溪组;页岩气;页岩水化;溶液体系;自吸;膨胀;岩石力学;渝东北地区;