页岩气水平井钻井液技术的难点及其选用原则研究

陈晨

摘要：随着我国科学技术的不断发展，页岩气已成为目前非常重要的潜在能源。虽然它以多种形式存在，但其主要形式应为甲烷形式的天然气。页岩气在利用过程中，以其高效、清洁的优点受到人们的青睐。同时，气层与常规能源也存在一定的差异。这些差异的存在对气流阻力和透气性都有影响，因此页岩气的开发难度很大。

关键词：页岩气；水平井钻井液技术；难点；原则

引言

页岩气是我国的稀有资源，属于天然气。在实际开采过程中，由于后期对页岩气勘探的研究和开发，在实际操作中受到一定的限制，导致实际开发工作不能顺利进行，因此，对于页岩气开采水平的改善应从水平井钻井技术特点和难点来进行，结合钻井液技术的实际应用，提高相应技术的有效开发，促进页岩气开发的顺利实施。

1钻井液设计原则

在页岩气水平井钻井过程中存在井壁失稳、清孔难度大、钻具摩阻大等问题，因此用于页岩气钻井的钻井液体系必须具有良好的乳化稳定性和较强的随钻封堵性能和良好的润滑性能，应根据以下设计原则进行设计：

1）所用钻井液应便于快速、安全钻井，有利于环境保护，有利于发现和保护气层，有利于地质资料的采集。有利于除油、排油，有利于复杂情况的预防和管理。

2）钻井液必须具有良好的防塌、防漏、保护气层等能力。

3）根据地层压力系数和井口控制能力设计钻井液密度。关键是寻找和保护气层，实现近平衡钻井，同时做好压井应急准备。

4）在钻井过程中，应根据井的实际情况，本着压力稳定、无泄漏的原则，及时调整钻井液的性能。注意防喷，加强重钻井液储备，预防高压气藏，保证钻井安全高效。

2页岩气水平井钻井液技术的难点

2.1关于井壁稳定性的难点

至于井壁的稳定性，通常与井眼对页岩的稳定性有关。当存在裂缝或薄弱层及底层时，页岩将与钻井结合，逐渐改变页岩的强度和孔隙间的压力，最终降低其稳定性。如果失稳是由孔隙压力引起的，相互作用也会影响膨胀力和水化应力。滤液存在后，膨胀和张力随水的状态变化而增大，这对拉伸有影响。如果没有膨胀，则相应的张力会相对减小，这将影响局部收缩和稳定。如果页岩具有渗透特性，则直接渗透到滤液中，保证钻井液压力和孔隙压力平衡，达到原有的支护效果。此外，水化应力也有一定的排斥在形式表达上，并有一定的张力形式影响孔隙之间的压力增加，因此，一旦它发展在某种程度上，它可以减少黏结颗粒的影响，有一个更大的不稳定性。对于某些质量较为低下的层胶或层理发育程度较低的水敏页岩，经滤液浸没后，胶结作用会受到破坏。如果裂缝中存在这种页岩，也会破坏力学平衡，进而导致岩石破碎等问题。

2.2高摩阻和高扭矩问题概述

在浅层大位移井的实际作业中，由于定向造斜段实际倾角较大，在该阶段的钻井作业中可能会出现一些小台阶问题，导致实际数据的不准确，影响到键槽。就水平段的实际施工而言，当钻具在定向和滑向井底钻进时，周围的井壁与钻具之间会产生一定的摩擦现象，而由于两者之间的摩擦是对钻具的总成冲击，导致在钻进过程中产生实际扭矩过大，在这种情况下，实际的钻井液润滑效果要求较高，避免了钻井过程中过度的摩擦阻力。此外，由于经验表明，水平井的经验曲率越大，套管本身的重力越小，水平段较长，实际综合因素如摩擦阻力的影响越大，导致在实际工艺设定下，粘连与卡顿的情况极易发生，所以在实际钻井过程中，钻井液实际操作效果要求很高。

2.3清除岩屑方面的难点

在水平井偏斜段实施过程中，井眼偏斜往往出现很大的变化，对井眼处理有影响，而水平段，岩屑重力与页岩塔直接受到影响，会出现一些问题，使井眼不干净，特别是小井眼泵压较高，较小的空间等，导致位移有限。然后在施工过程中出现岩屑床，大大增加了摩擦力和扭矩。在这种情况下，工作人员将提高清砂能力，提高钻井液的流变性。鉴于地层情况，在保证井壁和钻井液稳定的基础上，在遇到破碎或膨胀问题时尽可能降低井漏、卡钻和坍塌情况的发生率，多从润滑剂性能方面考虑。页岩气储层岩性一般以非均质的泥页岩为主，且有粉砂岩夹层。

3页岩气水平井钻井液技术的选用原则

为保证页岩气水平井施工过程中钻井液的最大有效性，根据实际需要选择钻井液应遵循以下原则：

首先，当所选类型为水基钻井液时，实现页岩稳定性必须降低钻井液中具流水力，任何形式的页岩中，确保保持较高粘度的封堵，并达到页岩低渗透的目的，所需的钻井液的实际密封能力，同时还需要对钻井液进行密封，有一定的抑制作用，从而能提高井壁的稳定性，保证作业的顺利进行。

其次，低活性钻井液适用于低渗透页岩。低活度钻井液可以减弱水相的渗透和回流，从而降低实际的水力流量，提高钻井液的封堵效果。

第三，在一般水平页岩气井的开发和勘探中，一般选用的钻井液需要有一定的润滑作用，对水平井的储层造成的损害较小，降低了井壁与钻具之间的摩擦阻力。通过大量的实践证明，选用抑制性强、无粘土均等、低固相的钻井液，能充分发挥降阻、防卡突和增强润滑作用同时具备较强的清洁能力与流变性能力，可以对井眼以及井壁多处达到岩屑清洁的效果。此外，为了更好地防止钻井液的侵入，也可以使用油基钻井液，在一定程度上，毛细压力大，因此它具有防卡和润滑作用，提高井壁的稳定性。在我国钻井液的实际应用中，能满足上述要求的钻井液类型主要有硅酸盐、有机盐和无机盐、多元醇、铝基钻井液和油基钻井液。因此，在页岩气水平井的实际开发和勘探工作中，相关技术操作人员可根据页岩开发现场的实际情况选择合适的钻井液。

4结语

综上所述，在目前我国资源储量中，页岩气是非常宝贵的非常规能源，岩气属于十分珍贵的非常规能源，当前对页岩气的开发与研究工作正在大力進行，为确保在实际开发工作中有效避免经常出现的问题，应该与实际的钻井技术的使用相结合，必须对人员进行一些针对性的难点和关键分析，结合实际钻井技术的使用，以实际开发为突破口，对需要改进的页岩气水平井钻井技术的使用水平进行了分析调整，保证页岩气开采工作的顺利进行。

参考文献

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[4]艾军，张金成，藏艳彬，等.涪陵页岩气田钻井关键技术叶石油钻探技术，2014（5）：9-15.

（作者单位：中海油服油田化学事业部塘沽作业公司）