The swelling and softening of mudstones caused by water often lead to serious geological disasters. In petroleum exploration and development, the hydration expansion of mudstone can also lead to serious wellbore instability hazards. The swelling of smectite clays is the main reason for this hydration expansion in mudstones. It is generally recognized that illite and illite–smectite mixed layer clays are both poor swellable and has a low effect on rock strength of smectite-poor mudstone. Furthermore, weakening law and degree of smectite-poor mudstone in water is not clear. This study conducted swelling tests and rock mechanics experiments on a smectite-poor mudstone from the Sichuan basin. The results show that both water content and swelling capacity tend to remain steady after soaking the samples for 24 h. The mudstone water content reached 5.36%, and the swelling rate was 2% after soaking in water for 72 h, and the rock had a lower unconfined compressive strength (UCS) value of 1.41 MPa. Adding KCl inhibited these processes, and elevated KCl concentrations drastically reduced the mudstone water content and swelling rate. Compared to water, the water content and swelling rate of mudstone soaked in a 6% KCl solution both decreased by 50%. The UCS and the elastic modulus also increased for a half-dry mudstone, although the inhibitor was important. At elevated KCl inhibitor concentrations, the UCS and elastic modulus of the hydrated mudstone were lower than those of the dry mudstone. The findings of this study can help for better understanding of the application of KCl inhibitor in water-based fluid for drilling engineering.

中文翻译：

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抑制剂KCl对绿土贫化泥岩水化溶胀和软化的影响

由水引起的泥岩的膨胀和软化经常导致严重的地质灾害。在石油勘探和开发中，泥岩的水化膨胀也会导致严重的井筒失稳危害。蒙脱石粘土的膨胀是泥岩中水合膨胀的主要原因。人们普遍认为，伊利石和伊利石-蒙脱石混合层粘土均不易溶胀，并且对蒙脱石贫瘠的泥岩的岩石强度影响很小。此外，尚不清楚水中蒙皂石含量低的泥岩的减弱规律和程度。该研究对四川盆地的一块蒙脱石贫泥岩进行了膨胀试验和岩石力学实验。结果表明，将样品浸泡24 h后，水分含量和溶胀能力都趋于稳定。泥岩含水量达到5.36％，浸泡72 h后溶胀率为2％，岩石的无侧限抗压强度（UCS）值较低，为1.41 MPa。添加氯化钾抑制了这些过程，而升高的氯化钾浓度则大大降低了泥岩水含量和溶胀速率。与水相比，浸泡在6％KCl溶液中的泥岩的水含量和溶胀率均降低了50％。尽管抑制剂很重要，但半干泥岩的UCS和弹性模量也增加了。在较高的KCl抑制剂浓度下，水合泥岩的UCS和弹性模量低于干泥岩。这项研究的结果有助于更好地了解KCl抑制剂在钻井工程用水基流体中的应用。岩石的无侧限抗压强度（UCS）值较低，为1.41 MPa。添加氯化钾抑制了这些过程，而升高的氯化钾浓度则极大地降低了泥岩水含量和溶胀速率。与水相比，浸泡在6％KCl溶液中的泥岩的水含量和溶胀率均降低了50％。尽管抑制剂很重要，但半干泥岩的UCS和弹性模量也增加了。在较高的KCl抑制剂浓度下，水合泥岩的UCS和弹性模量低于干泥岩。这项研究的结果有助于更好地了解KCl抑制剂在钻井工程用水基流体中的应用。岩石的无侧限抗压强度（UCS）值较低，为1.41 MPa。添加氯化钾抑制了这些过程，而升高的氯化钾浓度则极大地降低了泥岩水含量和溶胀速率。与水相比，浸泡在6％KCl溶液中的泥岩的水含量和溶胀率均降低了50％。尽管抑制剂很重要，但半干泥岩的UCS和弹性模量也增加了。在较高的KCl抑制剂浓度下，水合泥岩的UCS和弹性模量低于干泥岩。这项研究的结果有助于更好地了解KCl抑制剂在钻井工程用水基流体中的应用。氯化钾浓度的升高大大降低了泥岩水含量和溶胀率。与水相比，浸泡在6％KCl溶液中的泥岩的水含量和溶胀率均降低了50％。尽管抑制剂很重要，但半干泥岩的UCS和弹性模量也增加了。在较高的KCl抑制剂浓度下，水合泥岩的UCS和弹性模量低于干泥岩。这项研究的结果有助于更好地了解KCl抑制剂在钻井工程用水基流体中的应用。氯化钾浓度的升高大大降低了泥岩水含量和溶胀率。与水相比，浸泡在6％KCl溶液中的泥岩的水含量和溶胀率均降低了50％。尽管抑制剂很重要，但半干泥岩的UCS和弹性模量也增加了。在较高的KCl抑制剂浓度下，水合泥岩的UCS和弹性模量低于干泥岩。这项研究的结果有助于更好地了解KCl抑制剂在钻井工程用水基流体中的应用。尽管抑制剂很重要，但半干泥岩的UCS和弹性模量也增加了。在较高的KCl抑制剂浓度下，水合泥岩的UCS和弹性模量低于干泥岩。这项研究的结果有助于更好地了解KCl抑制剂在钻井工程用水基流体中的应用。尽管抑制剂很重要，但半干泥岩的UCS和弹性模量也增加了。在较高的KCl抑制剂浓度下，水合泥岩的UCS和弹性模量低于干泥岩。这项研究的结果有助于更好地了解KCl抑制剂在钻井工程用水基流体中的应用。