基于页岩气“水替油”的高性能水基钻井液技术

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1、学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com2钴井液与完井液2015年9月岩岩心样品的矿物成分分析结果得知，岩石中的石英过大的循环压降，要求页岩气水平井钻井液应具有良和长石平均含量为36％，方解石和白云石平均含量好易控的流变性和稳定性。为29％，平均黏土矿物含量为35％，黄铁矿含量为l％～3％，表明脆性矿物含量较高，一方面易于压裂3钻井液技术对策产生网状缝，同时也易遇水发生自吸，使微裂缝变大，3．1强抑制性不利于井壁稳定。常用的抑制剂，包括无机盐(氯化钠、氯化钾、氯化钙、石灰)、有机盐(甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯)、2页岩气水平井钻井液技术难题

2、聚合物(阳离子、非离子、阴离子有机高分子聚合页岩气采用大位移水平井组开发，水平段长，钻物)、各种聚合醇等，不能完全满足页岩气水平井现井易发生井漏、垮塌等井下复杂情况。目前页岩气水场钻井要求。因此，针对页岩气地层特点研制了一种平井钻井液突出技术难题如下。特殊的强抑制剂，代号为FTYz1，其是一种黑褐色1)井壁失稳。通过对黄金坝页岩气地层岩心液体。采用现场露头页岩对FTYz．1进行了评价，实特性分析可知，页岩孔隙非常小，仅为0．001～0．01验结果见表1。由表1可以看出，与清水、5％KC1、5％gm，渗透率很低。以孑L隙平均直径为5nm为例，理NaCOOH和3％聚合醇相

3、比，5％FTYZ．1的16h线性论计算这些孔隙在油．水．页岩中可产生大约30MPa膨胀率最小，岩屑回收率最大，这说明FTYz．1具有的压力。在页岩孑L隙毛细管自吸作用下孑L隙压力增加，较好的页岩抑制性，能够有效抑制页岩的水化分散。导致脆性泥页岩分散、剥落、垮塌。页岩气地层层理表1新研制强抑制剂的页岩抑制性评价和微裂缝发育，钻井液液柱压力传人微裂缝，增加孔隙压力，随着滤液的侵入，近井壁带孔隙压力随时问抑制剂16h页岩膨胀率／％页岩滚动回收率／％的增加而增加，当钻井液液柱压力不足以支撑孔隙压力时，井壁围岩的应力超过岩石本身的强度而产生剪切强度破坏，从而导致井壁失稳。因此，

4、保证井壁稳定性的关键是水基钻井液能够提供良好的抑制性和封堵能力。而现有的水基钻井液抑制剂及体系的抑制、封堵能力不能满足页岩气水平井井壁稳定的需要。2)润滑防卡。在页岩气水平井钻井过程中，随3．2强封堵性着井斜角和水平位移的增加会极大地增大摩阻和扭页岩地层的层理和微裂缝比较发育，存在大量的矩，严重影响井眼轨迹控制等正常钻井作业；高密度微纳米孔隙，常规封堵材料形成的封堵层具有一定的条件下，液柱压力与地层压力之差较大，使钻柱产生渗透性，且无法封堵页岩地层的纳、微米孔缝。因此，向井壁的推靠力，易形成压差卡钻；大斜度长水平段针对纳、微米孔隙研制了一种纳微米封堵剂，代号为井眼洗井

5、效果差，容易形成岩屑床；井壁坍塌掉块容FD，采用JEOLJSM一6510型扫描电镜分析其微观形易产生砂桥卡钻；井眼周围由于应力不平衡产生井眼貌，LA．950型激光粒度仪分析其粒径分布，结果如变形，使起下钻阻力、钻井摩阻增大。这就要求页岩图1、图2所示。气井钻井液具有较好的润滑、防卡和减阻功能。3)携岩洗井问题。在长段水平井施工中，钻屑在井眼中的运行轨迹与直井不一样。由于井眼倾斜，岩屑在上返过程中将趋向于沉向井壁的下侧，易形成“岩屑床”，特别是在井斜角为45。～6O。的井段，存在卡特包衣效应，已形成的岩屑床会沿井壁下侧向下滑动，形成严重的堆积，从而堵塞井眼。因此，大位移

6、水平井如何及时有效地将井底岩屑携带出来，保持——lum井眼清洁，防止岩屑床的形成，同时又要控制好环空图1封堵剂FD的扫描电镜图学兔兔www.xuetutu.com曝第32卷第5期闫丽丽等：基于页岩气“水替油”的高性能水基钻井液技术3：由表3可知，与常用的脂肪酸类润滑剂相比，在霎密度为2．05g／cm的钻井液中加入研制的润滑剂后，‘润滑系数明显降低，降低率为26％，润滑效果明显翥_1．』f}L．．优于常规钻井液润滑剂。粒径lima4钻井液体系研究与性能评价图2封堵剂FD的粒度分布图通过以上分析和研究，以研制的抑制剂、封堵剂、由图1、图2可知，封堵剂粒径均匀，分布较为成膜

7、降滤失剂和润滑剂为核心处理剂，并优选与研制集中，呈单分散分布，分布区间在40～120rUTI，平配套处理剂，最终形成了一套自主研制的高性能水基均粒径为107nlTl。钻井液体系，其基本配方如下，不同密度的钻井液性根据需要，进～步研制了一种成膜降滤失剂能如表4所示。由表4可知，钻井液在100℃老化NBG，其能够快速在井壁固结成膜，形成超低渗封16h后，具有良好的流变性和稳定性，较低的中压和隔层，减少钻井液进入微裂缝的量。对FD和NBG高温高压滤失量，表明其可减少进入地层的滤液，有进行常规性能和封堵效率实验评价，结果见表2[”。利于页岩地层的井壁稳定。由