深层页岩地层拉张破裂特征及破裂压力预测OA
Tensile fracture characteristics and fracture pressure prediction of deep shale formations
针对四川盆地深层页岩地层钻井过程中因张性裂缝扩展所引发的井壁失稳问题,以该盆地蓬莱气区深层志留系下统龙马溪组页岩为研究对象,综合运用矿物组分分析、力学性能实验与理论建模方法,系统揭示了张性裂缝的扩展机理,并建立了相应的地层破裂压力预测模型.研究结果表明:①研究区龙马溪组页岩在高埋深与强地应力条件下,矿物组成及微观结构表现出显著非均质性,层理结构发育明显,裂缝扩展路径受层理结构与矿物分布的共同控制;②页岩破坏模式可分为沿层理面扩展、沿层理面与加载方向复合扩展以及沿加载方向贯穿扩展3种类型,张性裂缝扩展过程依次经历裂缝萌生、扩展与贯通3个阶段,并且低角度层理面更易诱发裂缝起裂与扩展;③通过引入结构修正系数m,在充分考虑矿物分布非均质性与抗张强度各向异性的基础上,对经典破裂压力模型进行了修正.结论认为:经过现场验证,所建立的模型能够较好地反映研究区页岩储层特性;该项研究成果为深层页岩钻井液安全密度窗口的确定提供了可靠的依据.
Wellbore instability is induced by tensile fracture propagation during drilling in deep shale formations of the Sichuan Basin.Taking the deep shales of the Lower Silurian Longmaxi Formation in the Penglai gas field of this basin as an example,by integrating mineral composition analysis,mechanical property experiments,and theoretical modeling,the propagation mechanism of tensile fractures was systematically revealed,and a corresponding formation fracture pressure prediction model was established.Results indicate that(i)under large burial depth and strong in-situ stress conditions,the Longmaxi Formation shales exhibit significant heterogeneity in mineral composition and microstructure,with obvious presence of bedding structures.The fracture propagation paths are jointly controlled by bedding structures and mineral distribution;(ii)shale failure modes are categorized into three types:propagation along bedding planes,composite propagation along bedding planes and loading directions,and penetrating propagation along loading direction.The tensile fracture propagation process sequentially undergoes three stages:crack initiation,propagation,and coalescence,with low-angle bedding planes being more prone to induce crack initiation and propagation;(ii)the classical fracture pressure prediction model was modified by introducing a structural correction coefficient m and considering the heterogeneity of mineral distribution and the anisotropy of tensile strength.Field validation demonstrates that the revised model can more realistically reflect the properties of shale reservoirs in the study area,providing a reliable basis for determining the safety drilling fluid density window adaptable to deep shales.
李柱正;李洪玺;杨兆亮;范翔宇;马勇;张千贵;蒙承;王秋彤
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能源科技
四川盆地蓬莱气区深层页岩张裂缝扩展抗张强度破裂压力结构修正系数钻井液安全密度窗口
Sichuan BasinPenglai gas fieldDeep shaleTensile fracture propagationTensile strengthFracture pressureStructural correction coefficientSafety drilling fluid density window
《天然气勘探与开发》 2026 (2)
233-243,11
四川省自然科学基金项目"体积压裂多场耦合作用下页岩气储层井周地质弱面失稳机理及套损评价方法研究"(编号:2026NSFSC0335),中国石油天然气集团有限公司科研项目"万米超深层取心技术与工具研究"(编号:2023ZG19),中国石油西南油气田公司科研项目"万米特深井钻井加深可行性研究"(编号:25XNYTSJ023).
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