国内页岩储层钻井液技术研究进展.PDF

钻　　　采　　　工　　　艺 ２０１７年９月 ·２２· 　 ＤＲＩＬＬＩＮＧ＆ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｐ．２０１７ 钻井工艺 国内页岩储层钻井液技术研究进展 １，２ ３ １，２ １，２ １，２ １ 王　良 ，唐　贵 ，韩慧芬 ，杨　建 ，彭　欢 ，王福云 （１中国石油西南油气田分公司工程技术研究院２页岩气评价与开采四川省重点实验室 ３中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院） 　　王　良等．国内页岩储层钻井液技术研究进展．钻采工艺，２０１７，４０（５）：２２－２５ 摘　要：随着页岩气资源的大力开发，近年来页岩储层的钻井作业不断增加。水平井结合水力分段压裂技术 是实现页岩油气高效开发的关键，在美国、加拿大、澳大利亚等国家得到广泛应用。然而页岩储层中的水平钻井作 业会遇到频繁的井下复杂，如页岩固有的井壁稳定问题、微裂缝引起钻井液漏失问题、长水平段导致的摩阻扭矩过 大和井眼净化问题。因此，开发页岩气要求钻井液具有较好的页岩抑制性、封堵能力、润滑性以及携岩能力，以克 服钻井过程中可能遇到的问题。为此，文章调研了具有较好性能的油基钻井液、水基钻井液、防塌堵漏的纳米钻井 液，并对近几年国内页岩油气开发中钻井液的成功应用情况进行了分析，以期为国内页岩储层的钻井液技术发展、 安全钻井作业以及页岩气的高效开发提供参考。 关键词：页岩储层；钻井液技术；纳米材料；井壁稳定 ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１００６－７６８Ｘ．２０１７．０５．０７ 　　我国页岩气资源量丰富，约占全球页岩气资源 过长还会导致钻柱摩阻扭矩过大、井眼净化困难等 １２ ３［１］ 量的５．７％，达到２６×１０ ｍ ，其中四川盆地是页 问题。因此，开发页岩气要求钻井液具有较好的页 ［２］ 岩气资源最丰富的地区 。为减少环境污染，我国 岩抑制性、封堵能力、润滑性以及携岩能力，以克服 将大力开发天然气，尤其是加大页岩气资源开发，据 钻井过程中可能遇到的井壁稳定、裂缝漏失、钻柱摩 ８ 估计到 ２０３０年，页岩气年产量将达 １５００×１０ 阻扭矩、井眼净化等问题。 ３［３］ ｍ 。随着非常规储层的持续快速开发，页岩储层 页岩储层黏土矿物含量一般比较高，如蒙脱石、 的钻井作业不断增加。即使常规油气资源的钻井过 伊利石、绿泥石等，极易水化膨胀分散。如果钻井过 程中也难以避免钻遇页岩储层，因为页岩储层往往 程中页岩储层的干燥黏土矿物与水接触，黏土矿物 作为常规油气储层的盖层，全世界７５％的沉积盆地 会发生表面水化。尽管表面水化导致的黏土矿物膨 ［４］ 都含有页岩储层 。然而，页岩储层钻井过程中可 胀量不大，但是表面水化的膨胀压极大，约为４～ 能面临井塌、缩径、井漏等一系列的井下复杂，钻井 ［７］ ４００ＭＰａ ，该值可能远高于钻井液所能提供的静 ［５］ 液技术关系着页岩储层钻井成败 。笔者将介绍 液柱压力。因此，如果井壁岩石因为黏土的表面水 近几年国内页岩储层尤其是页岩气开采的钻井液技 化膨胀而剥落，几乎无法靠提高井内压力加以制止。 术，期望有助于指导页岩储层的钻井液技术发展。 黏土矿物水化膨胀后，页岩岩石强度会显著降低，甚 至分散。