页岩气水平井钻井液技术的难点及选用原则分析

摘要：页岩气本身属于一种比较特殊的天然气资源，对比常规的天然气资源，页岩气的勘探和开采难度较大，在页岩气水平井钻井过程中，钻井液技术的应用存在一定的难点和问题，影响了钻井施工的效率和效果。对此，本文结合重庆地区页岩气的开发情况，针对页岩气水平井钻井液技术的难点进行了分析，探讨了技术选用的基本原则，以供参考。

关键词：页岩气水平井;钻井液技术;难点;选用原则

前言：我国对于页岩气开采的研究起步较晚，相关技术不够成熟，在实际工作中存在不少问题，影响了页岩气开采效率的提高。对此，相关部门应该加强对于页岩气水平井钻井液技术的研究和应用，对操作环节存在的技术难点进行解决，通过合理选用钻井液技术的方式，提升页岩气水平井钻井工作的质量和安全，为页岩气的开发奠定坚实基础。

1 重庆页岩气开发现状

重庆地区有着十分丰富的页岩气资源，开发潜力巨大，而通过对页岩气的开发和利用，能够很好地满足我国日渐增长的能源需求，也可以对现有的能源结构进行优化，对于提高能源利用效率、实现节能减排等有着积极意义。重庆市在开发页岩气资源的过程中，将国家能源安全战略作为了思想引领，以能源结构的优化调整为目标，通过实施五大功能区域发展战略的方式，依托自身页岩气资源优势，对市内市外要素进行整合，实现了页岩气产业的集群化发展，也使得重庆地区成为了全国范围内页岩气开发和利用的先进地区，为其他地区页岩气的开发提供了示范和参考[1]。

2 页岩气水平井钻井液技术的难点

2.1井壁稳定性

页岩气水平井钻井液技术应用中存在的常见技术难点之一，就是井壁的稳定性问题。结合实际操作情况分析，在钻井作业环节，钻井液通过的地层如果存在裂缝或者相对薄弱，则页岩本身受到的压力及强度会在钻井液的影响下出现一定变化，导致井壁稳定性下降。分析原因，一是应该钻井液和页岩在井体缝隙压力的影响下，会产生一定的作用力，使得地层中存在明显的液体流入现象，激发页岩气中黏土矿物与水的反应，发生膨胀的情况，这种情况带来的直接结果是张力的增大，并导致井壁稳定性的变化;二是页岩本身具备较低的渗透性，当滤液进入到页岩气中时，渗透的速度较慢，而通常来讲，想要真正实现井壁孔隙压力与钻井液压力的平衡，需要经过数天乃至更长的时间，但是在这个过程中，钻井液液柱压力的支撑效果会不断下降，井壁的稳定性也难以有效提升。

2.2岩屑清除

钻井作业中，对于水平井造斜区域，倾斜程度的变化较为明显，这也导致了井眼的清洁难度较大，而页岩也会在重力的作用下，出现坍塌等问题，进一步阻碍井眼清洁工作的顺利实施。小井眼中的空间间隙较小，内部泵体压力巨大，在低排量的情况下，很容易出现各种各样的问题，引发岩屑床的现象，增大钻井环节的摩擦阻力。对此，钻井液必须具备良好的携岩能力，同时也需要具备可靠的流变性能和清洁性能，这样才能保证钻井作业质量和效果的提高[2]。

2.3高摩阻高扭矩

在针对浅层大位移岩层进行钻井作业时，钻井定向段产生的的倾斜度较高，在作业过程中可能出現“小台阶”的问题，影响测量数据的精准度，同时也会对键槽产生负面影响。在实施钻孔作业的过程中，使用的钻井工具会在定向槽内向下钻进，井壁四周和钻具间会产生摩擦力，伴随着摩擦力的增大，钻头的扭矩也会变大，受此影响，钻井液必须具备良好的润滑效果，对高摩阻和高扭矩进行抵销，以保证钻井作业的质量及安全。钻井作业过程中，外部摩擦阻力会导致钻井连接卡顿的问题，需要提高钻井液的使用效果[3]。

3 页岩气水平井钻井液技术的选用原则

3.1适用性

在选择页岩气水平井钻井液技术的过程中，应该结合地质条件，保证技术选择的适用性，将技术所具备的优势和价值充分发挥出来。对于低渗透性页岩，若钻井液活度低于空气液体活度，则孔隙中的液体会在渗透回流作用下，达到相对平衡，水利的流动减缓了水化速度，空气压力会有所升高，地层强度以及井壁附近的有效应力也会得到提升。借助相应的处理措施，井眼本身的强度和稳定性可以得到显著提升，再运用高矿化度聚合物钻井液或者氯化钙钻井液来进一步降低钻井液本身的活性，就可以很好的控制岩层和钻井液之间存在的相互作用力。也可以选择含有适量甲酸钾氯化钙及氯离子的盐溶液，借助页岩本身较低的脱水空气压力和井壁区域的化学变化，提升钻井作业的质量和安全。对于发育程度较大的页岩，可以使用封堵剂进行必要的封堵操作。原始地层条件下，一旦出现压力问题，容易在影响区域范围内，形成破碎页岩，即便选择低活度的水钻井液，也无法保证井眼稳定。针对这样的问题，可以提高钻井液的粘稠度，也可以借助密封处理，确保渗透回流间的有效作用，降低页岩渗透率，就水体传导率进行控制。例如，可以选择甲基葡萄糖或氯化钙，以及部分高浓度低相对分子量的聚合物，降低钻孔内的水体传导率，也可以借助封堵剂对页岩空隙进行封堵，形成渗透率组合，保证页岩的稳定[4]。

3.2合理性

在对钻井液技术进行选用的过程中，应该坚持合理性的基本原则，对油基和水基钻井液进行合理选用。油基钻井液能够提升水湿性页岩的毛细管压力，预防钻井液对页岩的不良侵蚀，借助油基或者合成基钻井液，能够对钻井过程中出现的井壁不稳的问题进行解决。在对页岩气水平井稳定性进行处理时，油基钻井液体系是比较有效的处理方法之一，其本身在润滑、防卡和钻进中有着良好的使用效果。通过深入的研究，乳化钻井液作为油基钻井液的一种，被广泛的应用在页岩气水平井钻进作业过程中，能够防范钻井事故，保证钻井作业的顺利实施，提升钻井作业的安全性，也可以使得钻井液体系达到合成钻井液的质量标准，具备经济适用的特点。将乳化钻井液应用到页岩气水平井钻探作业环节，能够达到预期的施工效果。

3.3稳定性

水基钻井液的应用能够提高井壁稳定性和警惕的抑制性，通过降低钻井液滤液浓度的方式，可以保证页岩稳定，而不管是哪一种页岩条件，都可以通过钻孔封堵的方式来降低钻井液在钻孔中的渗透率。对于低活度水基钻井液的应用，可以实现对裂缝页岩的有效处理，不过在后续作业环节需要进行相应的强化和封堵。页岩气水平井钻井液技术选用中，需要提高钻井液的润滑度，降低钻井过程中的摩阻，强化钻井液的保护能力[5]。

4 结语

总而言之，对页岩气水平井钻井液技术难点和选用原则进行研究，可以促进页岩气水平井钻井液技术使用效果的提高，满足页岩气勘探看法的现实需求。对于相关工作人员而言，需要对工作经验进行总结，依照实际情况来对页岩气水平井钻井液技术进行优化，满足整体施工要求，促进钻井液使用效率的提高。

参考文献：

[1]张露，张玉胜，江波，等.DY3-1HF常压页岩气水平井低成本钻井技术[J].西部探矿工程，2021，33（07）：89-91.

[2]吴雄军，赵琳，林永学，等.页岩水平井环保型多硅基水基钻井液技术[J].石油与天然气化工，2021，50（02）：72-76.

[3]李祜先.页岩气水平井钻井液技术的难点及选用原则分析[J].当代化工研究，2020，（19）：20-21.

[4]彭双磊，胡贵，张国辉，等.页岩油储层钻井液技术现状及发展方向[J].中国石油和化工标准与质量，2020，40（17）：193-197.

[5]盖靖安，王震宇，杜平，等.哈萨克斯坦肯基亚克油田盐下水平井钻井液技术[J].石化技术，2020，27（06）：88-89.

作者简介：武虎彪，1986-08，男，汉，陕西咸阳人，本科，中级工程师，研究方向：石油工程与钻井液。