控压钻井过程中泥页岩井壁破坏分析.pdf

天然气工业 2 O 年 8月 控压钻 井过程 中泥页岩 井壁破坏分 析 王 倩 周 英操 刘 玉石。 陈朝伟 1 ． 中国石油勘探 开发研究 院研 究生部 2 ． 中国石油钻井工程技术研究 院 王倩等． 控压钻 井过程 中泥页岩井壁破 坏分析． 天 然气工业 ， 2 0 1 1 ， 3 l 8 8 0 8 5 ． 摘 要 控压钻井过程 中， 控制井底压 力与地层压力相 当， 可 以减少 井壁 由于井底压力过小 或过 大引起 的井壁 坍塌 或破裂 问题 。对于水敏 性泥页岩地层 ， 即使 在压力平衡的情况 下， 由于水 基钻 井液和泥 页岩之 间的水化 渗透作用 ， 泥页 岩井壁也 有可能不稳定。为此 ， 建 立 了控压 钻井条件下泥 页岩 井壁稳定 非线性流一 固一 化耦合新模 型 ， 考 虑 了离子 扩散 与岩 石变形 的全 耦合 以及流体流动和离子扩散过程 的非线性； 通过有 限元 分析泥 页岩井壁周 围孔 隙压 力场和 应力场 的 变化 ， 计算井壁周 围地层破坏 系数， 检查 井壁是 否破坏 。研 究结果表 明 ①控制压 力钻 井与常规钻井相 比， 水化渗透 引起 的孔 隙压 力剖 面变化较小， 有利于 泥页岩井壁稳定 ； ② 泥页岩井壁失 稳主要有 井壁破坏 、 井壁 附近 地层破 坏 两种方 式且 后者是有 时间效应的 ； ③现有模 型与非线性金耦合模型相 比， 过大地预计 了井周孔 隙压力和 总应 力且其压 力峰值传 播较 慢 ； ④ 泥页岩井壁失稳后 ， 新的泥页岩表面暴露在钻井液 中继续进行 水和溶质交换 ， 井眼扩 大到一定值后， 发 生进 一步失 稳 的 可 能 性较 小 。 关键词 控压 钻井 泥页岩 孔 隙压力 岩 石应 力 井壁破 坏 井壁附近地层破坏 DOI 1 0 ． 3 7 8 7 ／ i ． i s s n ． 1 0 0 0 0 9 7 6 ． 2 O 1 1 ． O 8 ． 0 1 9 随着已发现油气资源的 日益衰竭 ， 勘探开发活动 越 来越 多地 向更深 更 复 杂 地层 进 行 ， 而在 钻 探 这 些 深 层复杂地层时 ， 常常出现许多如井涌 、 井漏 、 井塌、 卡钻 等 钻井 复 杂问 题_ 】 ] 。钻进 过程 中对 井下 压力 实施 有 效 控 制 ， 即采 用精 细 控 压 钻 井 技术 对 缓 解 上 述 复 杂 情 况 非 常有 益 。然而 对 于 泥 页 岩地 层 ， 由 于 易发 生 水 化 渗透 ， 使得即使在井底压力与地层压 力平衡状态下进 行 钻 进也 可能 带来 井壁 破坏 问题 。 对于 泥页 岩井 壁 稳 定 问题 ， 许 多 学 者 已经 做 了大 量 工 作 ， Yo u n g等 l 3 发 现 了化 学 势 引起 的 流 体 流 动 的重 要性 ， 研究 结论 一 致 认 为 化 学 势 引起 的流 体 流 动 比水力传 导 引起 的 流体 流动大几 倍。c ． H． Ye w 和 M． E ． C h e n e v e r t 等 [ 7 将 泥 页 岩 水 化 膨 胀 应 力 比拟 为 膨 胀 温变 应力 ， 将水 向页岩 中 的运 动 比拟 成热 扩散 ， 根 据 热 弹性力 学 理论 对泥 页岩 水化 产生 的力 学效 应建 立 了定 量化模 型 。F ．K．Mo d y和 A． H． Ha l e l 8 。 将半 透 膜等效孔隙压力理论应用到页岩与水基钻井液的作用 上 。O s i s a n y a O ] 引入 了线性 单 相 渗 流 方 程 ， 并 引 人 总 压力的概念 即流体压差与化学渗透压之和 ， 用总压 力替 代线性 单 相渗 流 方 程 中 的压 力 ， 求 得 总 压 力 随 时 间空 间 的分 布 。L o mb a等_ 】 “ 将 水 和 溶 质 耦 合 流 动 结合到井壁稳定计算中 ， 研究了泥页岩 和钻井液 中水 的化 学势差 对 井 眼稳 定 的影 响 ， 虽 然 这 些 研 究 耦 合 了 溶 质 扩散 和孔 隙压 力 ， 但 是 忽 略 了岩 石 变 形 。 He i d u g 和 Wo n g r l 建 立 了吸水 泥 页 岩膨 胀 耦 合 模 型 ， 基 于 热 动力定律和吉布斯～杜亨方程考虑了钻井液水相和泥 页 岩 水 相 渗 透 ， 膨 胀 和 溶 质 运 移 。 Gh a s s e mi和 Di e k 口 。 建立了一个线性化学孔隙弹性耦合模 型， 假 设 膨 胀泥 页岩 化学 孔 隙弹性 理论 中化 学势 为溶 质 质量 分数 的线性 函数 。C ． P ． Ta n等[ 1 。 认 为总 水 势 孔 隙 压 力 和化 学势 之 和 差是 导致 水 流动 的根 本原 因 ， 耦 合 中没 有考 虑流 体对 固体 变形 的影 响 。 本文 提 出 了控 压钻 井条 件 下泥 页岩井 壁稳 定非 线 性 流一 固 化耦 合模 型 ， 相 比于先 前 的模 型 ， 考 虑 了溶 质 扩散 与 岩石 变形 的全耦 合 以及 流体 流动 和溶 质扩 散 过程 的非线 性 。对 于化 学惰性 岩 石用 等温 线性 孔 隙弹 性理论可以得到应力和孔隙压力分 布 ， 但是膨胀 性泥 页岩 与钻 井液 接触 时 ， 泥页 岩骨架 、 颗 粒 和晶层 问 基金项 目 国家科 技重大专项“ 西部山前复杂地层安全快速钻完井技术 ” 编 号 2 o 0 8 Z X 0 5 0 2 1 0 0 1 。 作者简介 王倩 ， 女 ， 1 9 8 3年生 ， 博 士研 究生 ； 主要从事钻井 岩石力学 方面 的研 究工作 。地址 1 0 0 1 9 5 北京 市海淀 区四季青镇 北坞村路 甲 2 5号静芯园 s座 3 1 6 。电话 O 1 0 5 2 7 8 1 8 4 6 ， 1 3 5 8 1 8 9 9 6 5 3 。E - ma i l w a n g q i a n d r i c n p c ． c o rn． c n 第 3 1 卷第 8期 钻井工程 的黏土 吸收 水 ， 黏 土层 问 间距 增 大 ， 引起 岩 石膨 胀 ， 所 以建立适用于泥页岩的孔隙弹性模型要考虑流体流动 和 离子 扩散 引起 的 岩石 变 形 。另 一 方 面 ， 化 学 势 不 是 溶质质量分数 的线性函数， 线性耦合模型不符合实际 情况 ， 在模 型 中要 考 虑 化 学渗 透 过 程 的非线 性 。用新 模 型模拟 的孔 隙压 力剖 面及应 力 剖面 与先前 模 型 比较 有实 质上 的不 同 。 1 控压钻井泥页岩井壁稳定模 型 1 ． 1 控压 钻 井泥页 岩井 壁稳定 流一 固一 化耦 合模 型 假设 泥 页岩 为弹 性材 料 ， 由双 电解 质 溶液饱 和 ， 随 着 溶剂 和溶 质组 分的 化学势 变 化膨胀 和收缩 。由含束 缚水的润湿性矿物的 自由能密度可以得到膨胀性泥页 岩 随时 间变化 的应 力应 变本 构关 系 “ ] 。 一 K 一 一 z G 厂 ． M 2 G 一∑ 1 式 中 表示 变 化 的应 力 ； 表 示 变 化 的体 应 变 ； ∈ 表 示 变化 的应 变 ， 包 括正 应变 和剪应 变 ； 表 示 变化 的孔 隙压力 ； K表示泥页岩体积模量 ； G表示泥页岩剪切模 量 ； a表示 B i o t 常数 ； 0 3 。 表示化学势耦合系数； 应 表示 变化 的离 子化 学势 。 溶质化学势 五 表示为 一 C 2 一 u s 么 式 中 R 表示 气体 常数 ； T表示 绝 对 温度 ； M 表示 溶 质 摩 尔质 量 ； C 表示溶 质 质量分 数 。 溶剂化学势 五 表示为 ] 1 一 c 3 式中 C a 表示溶剂质量分数 ； 表示流体质量密度 。 将 式 2 对 时 间求导 代入 式 3 得 应 一 一 器 e 4 双 重 电解质 溶液 的化 学势耦 合 系数 为 ] 一 。 ㈤ 式 中 。 表 示膨 胀 系数 。 由式 1 、 2 、 4 、 5 ， 可得 一 K 一 号 G 2 a 一 ～ 一 C a c 6 由含束缚 水 的润湿 性矿 物 的 自由能密度 得 到孔 隙 体积分数 0 [ 坫 ] 。 一 ∈ ∑c u 7 式 中 表 示孑 L 隙度 ； K 表示 岩石 骨架体 积模 量 。 对 于低压缩 流体 ， 单 位参考体 积流体 质量变化 m 为 砌 一 P 。 ㈦ 式 中 K 表 示 流体体 积模 量 。 由式 8 得出单位参考体积流体含量变化 } 为 } 一 一。 K 9 pf 。 f 将式 7 代入式 9 ， 得 } 一 [ K s 舌 若 一 O3C C c ㈣ K ＼ d ／ 双层 电解质 溶 液运移 方程 为 匏 ] “一 鲁 户 一 c ⋯ J 一一 p t DVC 1 2 式中 “表示溶液 中流体相对于 固体 的渗入速度 ； 志表 示 泥页 岩渗 透率 ； 表示 泥 页岩 反 射 系数 ； D 表 示 溶 质 扩散 系数 。 根据流体质量守恒 ， 可得 } “一0 1 3 由式 1 0 、 1 1 、 1 3 可得 [ K s [ 筹 一 誉 ] c M R T c 一 。 1 4 溶质 质量 守恒 方程 为 fC - ， f V C ‘ ， 一 0 1 5 由于泥页 岩 中化学 渗透 比水 力 流 动大 得 多 船 ] ， 上 式可忽略对流项 ‘ 厂 C ， 联合方程 1 2 可得 一 D V C 一 0 1 6 利 用力 学平 衡条 件 ， 方 程 5 可变 为 G “ K G ／ 3 “ a 一 co M 一 一 V C 一 。 方程 1 4 、 1 6 、 1 7 H 成 了泥页岩井壁稳定非线 性流固化耦合模型 ， 给定边界条件 即可得到溶质质量 分数 ， 孔隙压力和应力分布。 1 ． 2压 缩破 坏准 则 本研 究 中压 缩 强 度 准 则 采 用 D u k e r P r a g e r 破 坏 准 则[ 1 8 2 天然气工业 √】 2一 A】 j 广 B 0 1 8 式 中 J 1 e l 一 r , t 川z 一 一 。 一 一 。 ] ； A 一 竺 ； Ba ／ g c o s 9； 表示黏聚力； 表 示 内摩 擦3 一 s i n∞’ 3一 s i n 0 ’ 。仪 、 u ／ J’ 仪 ， J 、 悸 匀 角 。 当岩石应力超过岩石强度时发生坍塌破坏 ， 即破 坏指数 F变为负值。 F一一 ／ -， 2 1 ef B≤ 0 1 9 2 计算分析 2 ． 1 输 入数 据 模型所需用的基本参数如表 1 所示 。 表 1 模 型输入参数表 2 ． 2几何 模 型建 立及 网格 划分 建立 几何 模 型 ， 进 行 网格划 分 ， 近井 壁处 网格 进行 加密 ， 网格总数为 2 0 0 0 ， 节点总数为 2 0 9 1 ， 网格划分 如 图 1 所 示 。 2 ． 3孔 隙压 力 剖面 图 2显示 的是 在控 制 压力钻 井情 况 下 ， 即压差 A p 一0 ． 2 MP a ， 泥页岩溶质质量分数为 0 ． 2 ， 与其接触 的 钻井液溶质质量分数为 0 ． 1时的模拟 结果 ， 由于泥页 岩渗透率低 ， 离子和水流动非常慢 ， 孑 L 隙压力变化主要 发生 在井 壁 附近 。 矗 ＼ J ’ 图 1 模型有 限单 元网格 划分图 1 0 l 5 2．O 2 5 3 0 r／r w 图 2孔 隙压 力剖 面 图 如 图 2 所 示 ， 渗透 影 响驱 动 水 进 入 页岩 而 离 子 移 出页岩 ， 近井壁孔 隙压力剖面陡升。r ／ r 值在 1 ． 0 ～ 1 ． 4之间时化学影响最显著 ， 时间越长 ， 孔隙压力传播 得 越远 ， 最大 孔 隙压力 会 引起 井 壁 附 近 内部 地 层 的坍 塌破 坏 。 图 3 显 示 了压差 A p O ． 2 MP a时 ， 本 文建 立 的非 线性流一 固 化全耦合模型与线性化学一孔隙弹性耦 合模型相 比孔隙压力分布的计算结果 。可 以发现线性 得出的数值比非线性大 ， 且线性结果压力峰值传播得 慢。图 3 a 显示的是浓度差较小 的情况 ， 从线性模型 得到的结果接近非线性模型 ， 线性模型的计算精度是 可 以接受 的。 图 3 b 显 示 的是 浓 度差 较 大 的情 况 ， 从 线 性模 型得 到 的结果 与 非 线 性模 型差 异 较 大 ， 用 线 性 模型计算精度会降低 。 图 4显示 的是 控 压钻 井 压差 △ 户一0 ． 2 MP a 和 常规 钻井 压 差 △ 一5 MP a 情 况 下 2 4 h 泥 页 岩 地 层 产 生 的孑 L 隙 压力 变化 ， 比较 可 以看 出 ， 常 规钻井 情 况下 如 第 3 1卷第 8 期 钻井工程 莹 ＼ - R 雪 3 7 3 5 3 3 31 2 9 3 7 3 5 3 3 3 1 t l 2 h非线性 f 1 2 h非线性 t I 2 0 h非线性 t 1 ． 2 h线性 t 1 2 h线性 t 1 2 0 h线性 1 0 l 5 2 O ／r w a C 0 l ， C 2 ． 5 3 ． O O 2 1 ． O 1 5 2． O 2 5 3 O ，／ b C s d 0 ． 0 2 ， C s s h 0 ．2 图 3线性模型与非线性模型模拟子 L 隙压力剖面 比较 图 a 控压 钻井情况 孔隙压力 剖面 P a 孔隙』 盘 力 剖面M P a b 常规钻井情况 图 4不同钻 井条件下孔隙压 力剖面图 孔 隙压 力变化 大 于控 压 钻井 情 况 ， 这 是 由于 水 力 差对 渗透 作用 也有 贡献 。 2 ． 4井 壁失 稳类 型 方程 1 9 定义了坍塌破坏系数 ， 当 F0时发生 破坏 。显 然 ， F取 决于 随时 间和空 间变 化 的孔 隙压 力 。 在模拟中， 压缩破坏可能以两种形式发生 井壁处破坏 和井壁 附近地层 破坏 。 2 ． 4 ． 1 井 壁 处 破 坏 图 5显 示 的 是 控 压 钻 井 条 件 下 压 差 A p一 0 ． 2 MP a ， 钻井 液溶 质浓度 大 于泥 页岩孔 隙流 体溶 质浓 度 时破坏 发生 在井 壁 的情 况 ， 表 明此 时井 壁处 的破 坏 指 数 最低 ， 这是 由于渗透 影 响驱动水 被 吸 出泥页 岩 ， 地 层 内部会 变得更 加稳 定 ， 所 以最 可 能发 生 破 坏 的 区域 在 井壁 。在这种 情况 下 ， 可 以简 单 的通 过 提 高 钻 井 液 密 度达 到井 壁 稳 定 ， 确 保 对 于 所 有 的 r ／ r 破 坏 指 数 都 为 正 。 矗 ＼ 雩 髫 r／ ， 图 5 井 壁 发 生 破 坏 的 情 况 图 2 ． 4 ． 2 井 壁 附 近 地 层 破 坏 现在 大多数 井壁 稳定 模型 假设井 眼 破坏发 生 在井 壁 ， 然 而实验 室 实验 和 现场 实 际都 表 明对 于泥 页 岩 地 层 这是 不正 确 的 弘 。图 6 所 示 的结 果是 控 压钻 井 条 件 下 压差 Ap 一0 ． 2 MP a ， 钻 井 液 浓度 小 于 页 泥 岩 孔 1 ． 0 0 1 ． O 5 1 ．1 0 l 1 5 l 2 0 ／r w 图 6 井壁 附近地层 发生破坏 的情 况图 2 2 2 2 ≈ ＼ 耘 髻 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 8 4 天然气工业 2 O l 1年 8月 隙流 体溶 质浓 度 时井 壁破 坏指 数 。很显 然对 于这 种情 况 ， 井壁 是稳 定 的而泥 页岩 井壁 附 近 内部 不稳 定 ， 井壁 内一定距离处发生破坏。而且这种破坏情况是与时间 有关系的， 起初井壁是稳定 的， 然而随着井眼和泥页岩 之间水和溶质交换， 泥页岩 不稳 定区域扩展 ， 在 2 4 h 后发生井壁坍塌 。 图 7显示 的是 控 压钻 井 压 差 A p一0 ． 2 MP a 和 常规 钻井 压 差 A p 一5 MP a 情 况 下 2 4 h泥 页 岩地 层 破坏指数 ， 比较可以看 出， 提高钻井液柱压力反而会引 起井壁附近地层破坏。这是 因为提高钻井液柱压力会 导致孔隙压力变化增加反而使井壁更加不稳定。所以 在 不 发生 水化 的地 层 ， 提 高 钻 井 液 柱 压 力 是有 效 解 决 井壁坍塌的方式 ， 在泥页岩地层不能只通过提高钻井 液柱 压力 稳 定井 壁 ， 改 善钻 井液 性 能是关 键 的 。 一 ＼ 皿 ，／ r w 图 7不 同钻 井条件下破坏指数图 2 ． 5井壁 失稳 发展 泥页岩井壁坍塌后 ， 新 的泥页岩表面暴露在钻井 液 中 ， 水 和溶 质 交换 继续 进行 ， 扩 大 的井 眼 是否存 在 不 稳 定 问题 。为 了研究 这 个 问题 ， 模 拟 半 径从 5 ～ 1 O i n 1 i n 2 ． 5 4 C lT I ， 下 同 的井 眼 。1 0 i n井 眼 的模 拟结 果 如 图 8所示 ， 其 他参 数 与图 6相 同 。清 楚地 看 出 ， 当井 眼 为 5 i n 时 ， 2 4 h 后 发 生 井 眼 不 稳 定 ； 然 而 对 于 1 O i n ＼ 豁 图 8井壁失稳发展情况 图 r 1 0 i n 井眼却是稳定 的且破坏指数随时间变化不大。这表明 随着 井 眼尺 寸 的增 加 ， 发生进 一 步失稳 的可能性 较 小 。 3 结论 1 本 文建 立 了控压 钻井 条件 下 的泥 页岩井 壁稳 定 流 固一化耦合新模型， 与现有模型相比， 模型考虑了 流体 流动 和 离子扩 散 与岩石 变形 的全 耦合 以及 水 化渗 透过 程 的非线 性 ， 能够 更 加 准 确 的 描述 泥 页 岩 化 学 渗 透过 程 。 2 控 制压 力钻 井 与 常规 钻 井 条 件 相 比， 水 力 化 学 渗透 引起 的孔 隙压 力 剖 面 变化 和 破 坏 指 数 较 小 ， 说 明 泥 页岩地 层不 能 只通 过 提 高钻 井 液 柱 压 力 稳 定 井 壁 ， 改善 钻井 液性 能是 关键 的。 3 对 比研 究 泥 页岩 井 壁稳 定 模 型模 拟 结 果 ， 线 性 化学 一孔 隙模 型结 果相 比非 线性 全耦 合模 型结 果过 大 的 预计 了井周 孔 隙压 力 和 总应 力 ， 且其 压 力 峰 值 出现 得较 晚 。在水 化渗 透 情 况 下 ， 若 钻 井 液 密度 与 泥 页 岩 地层 流体 密度 相差 较 小 ， 线 性 结 果 与 非线 性 结 果 相 差 不 大 ， 若 钻井 液密 度与 泥页 岩地 层流体 密 度相 差较 大 ， 线性 结果 与非 线性 结果 相差 较大 。 4 泥 页岩 井壁 失 稳 分 为井 壁 破 坏 、 井 壁 附近 地 层 破坏两种方式 。在钻井液溶质浓度大于泥页岩地层浓 度情 况下 ， 井 壁最 可 能发生 破坏 ， 在钻 井 液溶 质浓 度小 于 泥页 岩地 层浓 度情 况 下 ， 井 壁 附 近 地 层 最可 能发 生 破 坏 ， 且 破 坏是有 时 间效应 的 。 5 泥页 岩井 壁失 稳 后 ， 新 的泥 页 岩 表 面暴 露 在 钻 井 液 中继续 进行 水和 溶质 交换 ， 井 眼扩 大到一 定值 后 ， 发 生进 一步 失稳 的可 能性较 小 。 参 考 文 献 [ 1 ]周英 操 ， 崔猛 ， 查永进． 控 压钻井 技术探 讨与展 望[ J ] ． 石 油 钻探技术 ， 2 0 0 8 ， 3 6 4 1 - 4 ． E e l周英 操 ， 杨 雄 文， 方世 良． 窗 口钻 井 难 点分 析 与技 术 对 策 I- J ] ． 石油机械 ， 2 0 1 0 ， 3 8 4 1 - 7 ． E 3 ]YO UNG A， L OW P F ． O s mo s i s i n a r g i l l a c e o u s r o c k s E J ] ． AAPG Bul l et i n， 19 6 5， 49 1 00 4 1 0 08． [ 4 ]KE MP E R W D， R OL L I NS J B ． Os mo t i c e f f i c i e n c y c o e f f i c i e n t s a c r o s s c o mp a c t e d c l a y s [ J ] ． S o i l S c i e n c e S o c i e t y o f A me r i c a J o u r n a l ， l 9 6 6， 3 0 5 5 2 9 5 3 4 ． [ 5 ]OL S E N H W． S i mu l t a n e o u s f l u x e s o f l i q u i d a n d c h a r g e i n s a t u r a t e d k a o l i n i t e [ J ] ．S o i l S c i e n c e S o c i e t y o f Ame r i c a J o u r n a l 。 1 9 6 9， 3 3 3 3 3 8 3 4 4 ． [ 6 ]F R I T Z S J ． I d e a l i t y o f c l a y me mb r a n e s i n o s mo t i c p r o c e s s e s a r e v i e w[ J ] ． C l a y s a n d C l a y Mi n e r a l s ， 1 9 8 6 ， 3 4 2 2 ] 4 2 23． 第 3 1卷第 8期 钻井工程 8 5 E 7 ]Y E W C H， C HE NE VE RT M E ． We l l b o r e s t r e s s d i s t r i b u t i o n p r o d u c e d b y mo i s t u r e a d s o r p t i o n [ J ] ． S P E Dr i l l i n g E n g i n e e r i n g ， 1 9 9 0， 5 4 3 1 1 - 3 1 6 ． [ 8 2 MO DY F K，HAL E A H． B o r e h o l e s t a b i l i t y mo d e l t o C O U p i e t h e me c h a n i c s a n d c h e mi s t r y o f d r i l l i n g - f l u i d ／ s h a l e i n t e r a c t i o n s [ J ] ． J o u r n a l o f P e t r o l e u m T e c h n o l o g y ， 1 9 9 3 ， 4 5 1 1 1 O 9 3 1 1 O 1 ． r 9 ]HALE A H ，MODY F K，S ALI S B URY D P． Th e i n f l u e n c e o f c h e mi c a l p o t e n t i a l o n w e l l b o r e s t a b i l i t y [ J ] ． S P E Dr i l l i n g 8 L Co mp l e t i o n， 1 9 9 2 ， 8 3 2 0 7 2 1 6 ． [ 1 O ]O S I S ANY A S O，c HE NE V E R T M E ． P h y s i c c h e mi c a l mo d e l i n g o f we l l b o r e s t a b i l i t y i n s h a l e f o r ma t i o n s [ c ]∥ An nu al ， Ca l ga r y，Al be r t aPe t r o l e um So c i e t y of Ca na d a， 1 99 4． [ 1 1 ]I 0MB A R O S ANA F T， cHE N E VE R T M E， S HAR MA M UKUL M ．The r ol e o f os mot i c e f f e c t s i n f l ui d f l o w t h r o u g h s h a l e [ J ] ． J o u r n a l o f P e t r o l e u m S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g， 2 0 0 0 ， 2 5 1 ／ 2 2 5 3 5 ． [ 1 2 ]A I 一 B AZ AL I T M，z HAN G J i a n g u o ，C HE NE V E R T M E，e t a 1 ． M a i nt a i n i n g t h e s t a b i l i t y o f de vi a t e d a nd ho r i z o n t a1 we l l s e f f e c t s o f me c ha ni c a 1 ， c he mi c a 1 ， a nd t he r ma 1 p he n o me n a o n w e l l d e s i g n s [ J ] ． G e o me c h a n i c s a n d Ge o e n g i n e e r i n g， 2 0 0 6 ， 3 3 1 6 7 1 7 8 ． [ 1 3 ]Yu M，C HE N G，C HE NE V E R T M E， e t a 1 ． C h e mi c a l a n d t he r ma 1 e f f e c t s o n we l l bo r e s t a bi l i t y of s h a l e f or m a t i o n s [ C ] ／ ／ p a p e r 7 1 3 6 6 一 MS p r e s e n t e d a t t h e S P E An n u a l Te c h n i c a 1 C o n f e r e n c e a n d Ex h i b i t i o n． 3 0 S e p t e mb e r一 3 Oc t o be r 20 01， Ne w Or l e a ns， Lou i s i a n a，US A．Ne w Yo r k S PE。 20 01 ． [ 1 4 ]S HE R WOO D J D ． B l o t p o r o e l a s t i c i t y o f a c h e mi c a l l y a c t i v e s h a l e [ J ] ． P r o c ． Ma t h e m a t i c a l a n d P h y s i c a l S c i e n c e s ， 1 9 9 3 ， 4 4 0 1 9 0 9 3 6 5 3 7 7 ． [ 1 5 ]HE I D UG W K， WON G S W． Hy d r a t i o n s we l l i n g o f wa t e r - a b s o r b i n g r o c k s a c o n s t i t u t i v e mo d e l [ J ] ． I n t e r n a t i o n a I J o u r n a I f o r Nu me r i c a l a n d An a l y t i c a l M e t h o d s i n Ge o me c ha n i c s， 1 99 6， 2 O 6 4 03 4 30． [ 1 6 ]GHAS S E MI A， D I E K A． L i n e a r c h e m o p o r o e l a s t i c i t y f o r s w e l l i n g s h a l e s t h e o r y a n d a p p l i c a t i o n [ J ] ． J o u r n a l o f P e t r o l e u m S c i e n c e a n d En g i n e e r i n g， 2 0 0 3 ， 3 8 3 ／ 4 1 9 9 2 1 2 ． [ 1 7 ] T AN C HE E P ，RI C HAR D S B R I AN G，R AHMAN SH EI K S， e t a 1 ． Ef f e c t s of s we l l i n g a n d hyd r a t i o n s t r e s s i n s h a l e o n we l l b o r e s t a b i l i t y [ C ] ， p a p e r 3 8 0 5 7 一 MS p r e s e n t e d a t t he As i a Pac i f i c Oi l a nd Ga s Co nf e r e nc e a nd Ex hi b i t i on，1 4 1 6 Ap r i l 19 97，Ku a l a Lumpu r，M a l a ys i a ．Ne w Yor k SPE， 19 9 7． [ 1 8 2 T AN C HE E P， R I C HAR D S B R I A N G． Ma n a g i n g p h y s i c a l c h e m i c a l we l l b o r e i n s t a b i l i t y i n s h a l e wi t h t h e c h e mi c a l p o t e n t i a l me c h a n i s m[ C ] As i a P a c i f i c O i l a n d G a s C o n f e r e nc e ， 2 8 Oc t ob e r 1 99 6， Ad e l a i de， Aus t r a l i a ．Ne w Yo r k SPE， 1 9 96 1 07 11 6． [ 1 9 ]B I OT M A． Ge n e r a l t h e o r y o f t h r e e d i me n s i o n a l c o n s o l i d a t i o n E J ] ． J o u r n a l o f Ap p l i e d P h y s i c s ， 1 9 4 1 ， 1 2 1 5 5 1 6 4 ． [- 2 0 ]R I C E J R， C L E AR Y M P ． S o me b a s i c s t r e s s d i f f u s i o n s o 1 u t i o n s f o r f l u i d s a t u r a t e d e l a s t i c me d i a wi t h c o mp r e s s i b l e c o n s t i t u e n t s [ J ] ． R e v i e ws o f G e o p h y s i c s ， 1 9 7 6 ， 1 4 2 2 2 7 241 ． [ 2 1 ]AAD NOY B S ． A c o mp l e t e e l a s t i c mo d e l f o r f l u i d i n d u c e d a nd i n s i t u ge n e r a t e d s t r e s s e s wi t h t he pr e s e n c e o f a b o r e h o l e [ J ] ． E n e r g y S o u r c e s ， 1 9 8 7 ， 9 4 2 3 9 2 5 9 ． [ 2 2 ]WONG S W， HE I DUG W K． B o r e h o l e s t a b i l i t y i n s h a l e s a c o n s t i t u t i v e mo d e l f o r t h e me c h a n i c a l a n d c h e mi c a l e f f e c t s o f d r i l l i n g f l u i d i n v a s i o n [ C ] ／ ／p a p e r 2 8 0 5 9 一 MS p r e s e n t e d a t t he Ro c k M e c ha n i c s i n Pe t r ol e u m En gi ne e r i n g Co nf e r e nc e，29 - 31 Au gus t 1 99 4，De l f t ，t he Ne t he r l a n ds ．Ne w Yor k SPE， 19 94 ． [ 2 3 ]GHA S S E MI A， D I E K A ． P o r o ～ t h e r mo e