页岩油气大段泥页岩钻井液技术的研究

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【摘要】针对页岩油气大段泥页岩钻井过程中主要存在的井壁稳定、携岩、防卡、井漏等技术问题，开展了水基钻井液抑制性、性、封堵性等方面的研究，初步形成了页岩油气水平井水基钻井液技术，室内实验和现场应用表明该技术能够满足非常规钻井的需要。

【关键词】页岩油气 页岩油气 水基钻井液

1 概况

由于非常规油气特点，大位移水平井已成为开发的主要方式，而油基钻井液由于其性能优良能够保障在页岩地层中钻成井眼规则的长井段水平井得到更广泛的应用。但在我国尚未形成成熟、完整的油基钻井液系列配套技术，造成了油基钻井液在高成本下运行。因此水基钻井液技术成为经济有效开发非常规油气钻井关键技术之一，针对非常规钻井液的技术难点，开展了水基钻井液抑制性、性、封堵性等方面的研究，初步形成了页岩油气水平井水基钻井液技术，并在现场进行了成功应用，为非常规钻井提供了技术支撑。

2 岩油气钻井过程中钻井液存在的主要技术问题

页岩油气大段泥页岩钻井过程中钻井液主要存在着下列技术问题：2.1 井壁稳定问题

页岩油气富集的地层主要为硬脆性的页岩，通常页岩地层层理、微裂隙较发育、易水化分散，易发生剥蚀、掉块等严重的井壁失稳。

层理特性： 油页岩、灰质泥岩、碳质泥岩裂隙和微裂隙发育较好，液相易侵入将加速地层岩石解理，进一步降低岩石强度。

岩石水敏性： 灰质泥岩脆性特征明显。油页岩粘土中，以运移性伊利石为主，呈水敏性。

垂直行： 井眼轨迹在水平方向，因扭曲与垂直应力作用，易形成顶部坍塌。

坍塌周期： 岩石应力各向异性，也存在坍塌时间效应。

如义123-3HF从井深3594m至3729m为灰质泥岩与油泥页岩。油泥页岩遇水基钻井液后，因水化膨胀而垮塌，与其互层镶嵌的灰质泥岩丧失支撑失衡，造成了整个泥岩段的垮塌。

2.2 防卡问题

井斜大、水平位移大、增斜稳斜段长，在钻井及其它作业中，钻具、测井仪器、套管等与井壁的接触面积大，摩擦阻力增大。如义123-3HF3596m 井斜67°，井底井斜88°，井斜较大，钻具难以压实掉块进行研磨。现场经常发生加大钻压，划眼加快，而回拉倒划时，阻卡现象严重。

2.3 携岩洗井问题

在大位移井施工中，钻屑在井眼中的运行轨迹与直井不一样，钻井过程中极易在井眼下井壁形成钻屑的沉积层，导致摩阻扭矩增大，起下钻不畅甚至发生卡钻事故。因此在大位移、大井斜、小排量、低返速的条件下，如何及时有效地将井底岩屑携带出来，保持井眼清洁，防止岩屑床的形成，是大位移井能否顺利施工的关键。

2.4 井漏问题

页岩地层微裂隙较发育，坍塌压力、漏失压力确定难度大，钻井过程中易发生钻井液漏失，甚至塌漏反复的井下复杂情况。渤页-P2井上部地层，自然密度情况下发生严重性漏失，漏失量近4000m3。义104-1HF在井深4422m处发生漏失，密度1.45g/cm3，漏失74 m3。

3 页岩油气大段泥页岩钻井液技术的研究3.1 大段泥页岩定向段井壁稳定技术

针对大段泥页岩易水化膨胀、坍塌的难点，开展了包被剂、封堵防塌剂、钻井液性能及钻井参数优化研究，形成了适合大段泥页岩定向段井壁稳定钻井技术，解决了大段泥页岩定向段井壁垮塌等技术难题。