長(zhǎng)寧區(qū)塊龍馬溪組水平段井壁穩(wěn)定鉆井液技術(shù)

白 楊，李道雄，李文哲，李宏波，羅平亞

1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·西南石油大學(xué)，四川 成都 610500；2.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院，四川 成都 610500；3.四川長(zhǎng)寧天然氣開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都621000

引言

目前，長(zhǎng)寧區(qū)塊水平井井壁失穩(wěn)導(dǎo)致的掉塊、垮塌是油氣勘探、開(kāi)發(fā)面臨重大的問(wèn)題之一。造成井壁失穩(wěn)的影響因素有很多，大致可以分為以下幾個(gè)方面：地質(zhì)力學(xué)因素、地層因素、工程因素。地層因素主要有地層構(gòu)造、地層產(chǎn)狀、巖石特性、礦物組成等。在水平段鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆井液對(duì)巖石的影響程度在某種意義上決定了井壁的穩(wěn)定能力。優(yōu)選微納米級(jí)封堵材料并提高地層封堵能力是解決長(zhǎng)寧區(qū)塊龍馬溪組地層井壁失穩(wěn)的關(guān)鍵[1]。

Cai 等[2]將納米級(jí)SiO2加入到油基鉆井液，對(duì)頁(yè)巖微裂縫有良好的封堵效果，應(yīng)用結(jié)果表明，固含量為10% 的納米SiO2封堵效果最好。劉振東等[3]采用反相（W/O）微乳液法制備了一種納米顆粒NFD–1，在勝利油田羅家區(qū)塊應(yīng)用后，該納米顆粒進(jìn)入細(xì)微裂縫地層的微小孔隙和裂縫后可以減緩鉆井液向地層的滲透。蔡巍等[4]以微納米級(jí)剛性材料G–5 為主要原材料在其表面改性，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法合成樣品NS–6，在焦頁(yè)211–4 井的成功應(yīng)用后，發(fā)現(xiàn)NS–6 對(duì)微裂縫的封堵效果明顯。這些研究說(shuō)明，優(yōu)選一種或多種性能穩(wěn)定的納米級(jí)封堵劑來(lái)封堵細(xì)微裂縫，是有效解決長(zhǎng)寧區(qū)塊龍馬溪組水平段井壁失穩(wěn)問(wèn)題的有效途徑。

目前，應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)的封堵劑粒徑大部分分布在微米級(jí)，但是對(duì)細(xì)微裂縫發(fā)育的地層效果不是特別理想。因此，針對(duì)長(zhǎng)寧區(qū)塊龍馬溪組水平段井壁失穩(wěn)的問(wèn)題，只有微納米級(jí)封堵劑才能對(duì)細(xì)微裂縫發(fā)育的頁(yè)巖儲(chǔ)層起到有效封堵作用，因此，需要優(yōu)選適用于油基鉆井液的專(zhuān)用封堵材料，在井壁形成致密的封堵層，提高井壁穩(wěn)定性能[5-8]。

1 地層研究及井壁失穩(wěn)分析

1.1 巖石微觀結(jié)構(gòu)

龍馬溪組水平段頁(yè)巖巖芯局部層段厚度較小，并發(fā)育大量層理，局部層段裂縫充填鹽晶體，巖石易斷裂。龍馬溪組頁(yè)巖水平段在鉆進(jìn)過(guò)程中，容易出現(xiàn)塌陷、斷塊等失穩(wěn)現(xiàn)象。采用環(huán)境掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)龍馬溪組的巖芯裂縫進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，龍馬溪組頁(yè)巖層理發(fā)育，層狀結(jié)構(gòu)明顯，裂縫發(fā)育（圖1），裂縫中見(jiàn)鹽晶體，這些裂縫開(kāi)口約2～5μm，巖樣易沿層理裂縫滑動(dòng)使巖石力學(xué)強(qiáng)度減弱。在鉆井液侵入之后，造成現(xiàn)有微裂縫繼續(xù)擴(kuò)張，極易發(fā)生井壁失穩(wěn)等問(wèn)題。因此，在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆井液添加劑的優(yōu)選尤為重要[9-13]。

圖1 地層巖樣SEM 掃描電鏡照片F(xiàn)ig.1 SEM image of stratum rock sample

1.2 儲(chǔ)層巖性分析

對(duì)于龍馬溪組水平段頁(yè)巖巖芯進(jìn)行X–射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)，測(cè)試其礦物組成并分析其脆性指數(shù)，計(jì)算公式為

式中：BI—脆性指數(shù)，%；

Vqua—石英和長(zhǎng)石含量，%；

Vdol—白云石含量，%；

Vcal—方解石含量，%；

Vcla—黏土總含量，%；

Voth—其他礦物成分含量，%。

龍馬溪組水平段巖芯全巖礦物和黏土礦物分析結(jié)果見(jiàn)表1 和表2。由表1 和表2 可見(jiàn)，龍馬溪組水平段巖芯以石英為主，平均含量約49.90%，含有少量方解石和長(zhǎng)石。其黏土礦物主要為高嶺石、綠泥石和易高混合層，無(wú)蒙脫石。平均脆性指數(shù)約為64.67%。該類(lèi)頁(yè)巖硬度高，機(jī)械強(qiáng)度高，水化和膨脹能力較弱，但是由于油基鉆井液的潤(rùn)滑性能降低了裂縫面的摩擦系數(shù)，使鉆井液極易進(jìn)入裂縫，增大了縫尖應(yīng)力強(qiáng)度。在高應(yīng)力和外力作用下微裂縫逐漸延伸，使井周有效應(yīng)力逐漸降低，微裂縫進(jìn)一步發(fā)生擴(kuò)展，導(dǎo)致井壁失穩(wěn)[10-11，14]。

表1 深層頁(yè)巖巖芯全巖礦物分析Tab.1 Whole rock mineral analysis of deep shale core %

表2 深層頁(yè)巖巖芯黏土礦物分析結(jié)果Tab.2 Results of clay mineral analysis in deep shale core %

1.3 井壁失穩(wěn)機(jī)理分析

由以上分析可知，龍馬溪頁(yè)巖儲(chǔ)層石英含量高，石英顆粒間呈點(diǎn)、線(xiàn)接觸，針片狀黏土顆粒充填于微晶石英顆粒之間，致使其整體定向特征較弱。通過(guò)全巖礦物分析和黏土礦物分析可知，龍馬溪組頁(yè)巖是弱水敏性的硬脆性頁(yè)巖，鉆井液濾液進(jìn)入致使頁(yè)巖膠結(jié)強(qiáng)度變低，以及近井壁地層孔隙壓力增加從而誘發(fā)微裂縫擴(kuò)展延伸致使井壁坍塌失穩(wěn)。通過(guò)地層裂縫特征可知，龍馬溪組水平段裂縫分布范圍大致在微納米級(jí)別，但是現(xiàn)場(chǎng)使用的鉆井液將不能滿(mǎn)足對(duì)微裂縫封堵要求，鉆井液濾液沿著微裂縫侵入地層，使巖石之間的膠結(jié)能力變?nèi)酰貙游⒘芽p擴(kuò)張，發(fā)生掉塊、井壁坍塌等井壁失穩(wěn)問(wèn)題[15-16]。

2 井壁穩(wěn)定鉆井液體系研制及性能

對(duì)龍馬溪組頁(yè)巖地層巖性、裂縫發(fā)育、水敏性及儲(chǔ)層裂縫發(fā)育等特征進(jìn)行系統(tǒng)分析表明，龍馬溪組頁(yè)巖為弱水敏、硬脆性頁(yè)巖。該地區(qū)微裂縫發(fā)育，在鉆井液侵入微裂縫時(shí)，井壁出現(xiàn)掉塊、垮塌等現(xiàn)象。油基鉆井液在濾失、潤(rùn)滑性、抗高溫等性能方面優(yōu)于水基鉆井液，且性能相較于水基鉆井液穩(wěn)定，根據(jù)實(shí)際問(wèn)題建立了一套針對(duì)龍馬溪組頁(yè)巖井壁失穩(wěn)的微納米封堵方案和微納米封堵油基鉆井液體系。油基鉆井液在裂縫中傳播速度較水基鉆井液慢，瞬時(shí)濾失很小，這就說(shuō)明泥餅形成瞬間更少的濾液進(jìn)入地層，為穩(wěn)定井壁提供有力保障，因此，選擇油基鉆井液來(lái)解決龍馬溪組水平段井壁失穩(wěn)問(wèn)題[17-24]。

2.1 油基鉆井液關(guān)鍵處理劑優(yōu)選

2.1.1 有機(jī)土優(yōu)選

實(shí)驗(yàn)室通過(guò)在300 mL 的5#白油中加入3%有機(jī)土，在150°C老化16 h后，測(cè)試不同有機(jī)土的流變性能、中壓失水、成膠率，來(lái)優(yōu)選出綜合性能較好的有機(jī)土（表3）。從表3 可以看出，各實(shí)驗(yàn)漿在150°C、16 h 條件下熱滾后，4 種有機(jī)土在5#白油中表現(xiàn)出不同的適應(yīng)性，有機(jī)土HW Gel–3 在常溫下靜置90 min后，試管底部無(wú)沉淀，成膠率高達(dá)70%。在流變性能和失水方面，考慮到龍馬溪組現(xiàn)場(chǎng)施工情況，有機(jī)土HW Gel–3 所表現(xiàn)的抗溫性能、提切性能可以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

表3 有機(jī)土優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Optimum expriment results of organic soil

2.1.2 乳化劑優(yōu)選

以“基漿1[基漿1：300 mL 5#白油+20%CaCl2溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%）+3% 有機(jī)土]+乳化劑（3% 主乳化劑+1%輔乳化劑）”為實(shí)驗(yàn)漿，在150°C條件下老化16 h后，測(cè)試不同實(shí)驗(yàn)漿的流變性能、中壓失水和破乳電壓，優(yōu)選出綜合性能較好的乳化劑。乳化劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4 可以看出，各個(gè)實(shí)驗(yàn)漿在150°C條件下老化16 h 后的破乳電壓值均大于900 V，體系均穩(wěn)定；基漿1 中沒(méi)有添加乳化劑，未形成乳狀液，故基漿1 的破乳電壓為2 034 V；乳化效果越好，油包水乳狀液分散越均勻，鉆井液的表觀黏度相對(duì)提高，乳化劑OME 實(shí)驗(yàn)漿的表觀黏度較高，并且濾失量最小，優(yōu)選其為構(gòu)建鉆井液體系的乳化劑。

表4 乳化劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Optimum expriment results of emulsifier

2.1.3 降濾失劑優(yōu)選

以“基漿2[基漿2：300 mL 5# 白油+3% 主乳化劑+1% 輔乳化劑+20% CaCl2溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%）+3% 有機(jī)土]+4% 降濾失劑”為實(shí)驗(yàn)漿，在150°C條件下老化16 h后，測(cè)試不同降濾失劑的流變性能、API 失水量和HTHP 失水量，優(yōu)選出綜合性能較好的降濾失劑。

降濾失劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 降濾失劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Optimum expriment results of fluid loss reducer

由表5 可見(jiàn)，與降濾失劑OFC、YJ–2 和KJR 相比，Trol–101 效果最優(yōu)，可抑制高溫高壓濾失量，增強(qiáng)泥餅致密性，滿(mǎn)足優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)。鑒于此，選用Trol–101 作為核心降濾失劑。

2.1.4 微納米封堵劑優(yōu)選

根據(jù)龍馬溪組地層巖樣微裂縫與微觀孔隙的特征，優(yōu)選了微納米封堵劑：?jiǎn)蜗驂毫Ψ舛聞?、ME–CAL、二氧化鈦、SMXFT。采用220 nm 孔徑微孔濾膜來(lái)評(píng)測(cè)封堵劑的封堵能力。以“基漿3[基漿3：5# 白油+20.0% CaCl2溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%）+3.0%有機(jī)土+0.5% 氧化鈣+2.0% 主乳化劑+1.0% 輔乳化劑+4.0% 降濾失劑+2.0% 潤(rùn)濕劑+1.5% 封堵劑XNZD–1+1.5% 封堵劑XNZD–2]+0.5% 封堵劑”為實(shí)驗(yàn)漿，測(cè)試各實(shí)驗(yàn)漿在150°C條件下老化16 h 前后的封堵性能，以220 nm 孔徑濾膜的濾失量為主要指標(biāo)，微納米封堵劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 微納米封堵劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Experimental results of optimal dosage of modified graphene

實(shí)驗(yàn)優(yōu)選封堵劑SMXFT，使用該封堵劑后，泥餅厚度最小1.62 mm，220 nm 孔徑濾膜的濾失量最小，濾失量為8.2 mL，微觀封堵良好。納米封堵劑SMXFT 固含量為10%的改性石墨烯，SEM 掃描電鏡照片見(jiàn)圖2a 和圖2b，粒徑116.0～714.4 nm，平均粒徑292.8 nm（圖2c，圖2d）。納米封堵劑所采用的封堵評(píng)價(jià)方法是采用孔徑為220 nm 納米濾膜測(cè)量HTHP 濾失量，石墨烯加入到油基鉆井液后評(píng)價(jià)石墨烯的封堵性能，整個(gè)流體體系具有穩(wěn)定的觸變性。另外，石墨烯自身性質(zhì)的緣故也彌補(bǔ)了納米材料易團(tuán)聚的問(wèn)題，因其吸附作用可使得添加劑之間更好發(fā)揮自身作用，從而提高材料利用率。

圖2 改性石墨烯SEM 掃描電鏡照片及粒徑分析Fig.2 SEM images and particle size analysis of modified graphene

在此優(yōu)選基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)選，建立了適用于龍馬溪組水平井的油基鉆井液基礎(chǔ)體系，其配方為：5# 白油+20.0% CaCl2溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%）+3.0%有機(jī)土HW Gel–3+0.5%氧化鈣+2.0% 主乳化劑+1.0% 輔乳化劑+4.0% 降濾失劑Trol–101+2.0% 潤(rùn)濕劑MOWET+1.0% 提切劑ML–CSON+1.5% 封堵劑XNZD–1+1.5% 封堵劑XNZD–2+0.5% 封堵劑SMXFT+重晶石（密度2.0 g/cm3），油水比為80：20，將鉆井液配方命名為L(zhǎng)MX–1。

2.2 鉆井液體系性能評(píng)價(jià)

2.2.1 封堵性能評(píng)價(jià)

（1）滲透性封堵評(píng)價(jià)

對(duì)鉆井液LMX–1 的滲透性封堵性能進(jìn)行研究，利用砂床侵入實(shí)驗(yàn)對(duì)比微納米封堵劑添加前后的侵入深度，以此說(shuō)明鉆井液的滲透性封堵效果。

實(shí)驗(yàn)方法如下：

①將20～40 目的石英砂在105°C高溫條件下烘4 h；

②在鉆井液濾失儀中加入烘干的石英砂，并加入鉆井液；

③測(cè)定不同漿液在砂床的侵入深度；

④將配制好的漿液在150°C條件下老化16 h，0.69 MPa 條件下測(cè)量侵入深度。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明（表7），鉆井液基漿在砂床中的侵入深度為5.2 cm，漏失量為0，鉆井液基漿中的有機(jī)土、重晶石等對(duì)石英砂孔隙進(jìn)行了一定程度的封堵，但是由于顆粒較大封堵效果差，鉆井液侵入深，在基漿中加入優(yōu)選以后的微納米級(jí)封堵劑，侵入深度為2.2 cm，封堵效果有了很大的提升，微米級(jí)封堵劑填充了由重晶石等大顆粒在石英砂孔隙通過(guò)架橋形成的次級(jí)小孔隙。由于石墨烯其分布范圍廣，可對(duì)形成的上級(jí)孔隙進(jìn)行有效的封堵。

表7 砂床侵入實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.7 Sand bed invasion expriment results

（2）微納米孔（縫）的封堵評(píng)價(jià)

根據(jù)龍馬溪組巖芯微觀孔隙特征的分析結(jié)果，采用220 nm 微孔濾膜模擬漏失介質(zhì)孔徑對(duì)鉆井液LMX–1 進(jìn)行微納米孔（縫）封堵性能評(píng)價(jià)，以漏失量為評(píng)價(jià)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)220 nm 微孔濾膜時(shí)，鉆井液LMX–1 的瞬時(shí)濾失量均為0，30 min 后濾失量仍均為0，表明該鉆井液體系具有較強(qiáng)的封堵微裂縫和微觀孔隙的能力。

2.2.2 抗巖屑污染

向油基鉆井液LMX–1中，加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鉆屑，在2 000 r/min 下高速攪拌30 min后，在150°C下老化16 h 測(cè)量鉆井液性能，見(jiàn)圖3、圖4。

由圖3、圖4 可知，隨著地層巖屑加量的增加，體系的塑性黏度逐漸增大，破乳電壓值從初始的1 256 V 下降到1 024 V，但是破乳電壓值下降幅度較小。當(dāng)巖屑加量在20%以下時(shí)，體系的流變也能滿(mǎn)足，破乳電壓值高。當(dāng)巖屑加量為20%時(shí)，濾失量大幅增加，相比鉆井液基漿濾失量增加5 mL，此時(shí)六速黏度計(jì)已經(jīng)不能正常測(cè)定老化以后鉆井液的流變性參數(shù)，說(shuō)明固相含量超標(biāo)，造成鉆井液流變性能變差，從而影響其攜巖性能。當(dāng)鉆井液中侵入過(guò)多的巖屑時(shí)應(yīng)該立即開(kāi)啟地面固控裝置，減少鉆井液中固相含量，保證鉆井液正常工作。

圖3 隨巖屑加量高溫高壓濾失量變化圖Fig.3 Change of FLHTHP with cuttings loading

圖4 隨巖屑加量破乳電壓變化圖Fig.4 Demulsification voltage changes with cuttings loading

2.2.3 沉降穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

鉆井液的沉降穩(wěn)定性嚴(yán)重影響鉆井液的其他性能，引發(fā)鉆井事故。油基鉆井液中潤(rùn)濕劑將重晶石表面由親水轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油，從而提高在油相中的懸浮分散性以防止重晶石發(fā)生沉降，因此，沉降穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)油基鉆井液性能好壞的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，尤其高密度條件下。配制4 種不同密度油基鉆井液，用量筒法在室溫下分別靜置12 和24 h，用密度計(jì)測(cè)量上下部密度差，通過(guò)密度差值的大小來(lái)表征沉降穩(wěn)定性的好壞。實(shí)驗(yàn)條件為150°C、熱滾16 h，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 鉆井液體系不同時(shí)間密度差Fig.5 Density difference of drilling fluid system at different times

由圖5 可知，同一密度的油基鉆井液體系，隨著靜置時(shí)間的增加，上下部密度差逐漸增大，但是4 種密度體系的鉆井液室溫下靜置24 h后，上下部密度差均小于0.020 g/cm3，當(dāng)鉆井液體系密度為2.0 g/cm3，鉆井液體系密度差為0.019 g/cm3，說(shuō)明該微納米封堵油基鉆井液體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)黏度強(qiáng)，形成了很牢固的空間結(jié)構(gòu)；該鉆井液體系中潤(rùn)濕劑的改性效果明顯，重晶石表面由親水性翻轉(zhuǎn)為親油性，使得重晶石在鉆井液中有了更好的分散性，進(jìn)一步使得鉆井液有了良好的沉降穩(wěn)定性。此外，不同密度的同一體系靜置相同的時(shí)間，密度差呈現(xiàn)出一定的差異性，是由于不同密度體系所含固相不同，密度越高，固相含量越多，沉降后上下部密度差越大。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

試驗(yàn)井水平段主要位于龍馬溪組頁(yè)巖層，鉆進(jìn)過(guò)程中易發(fā)生垮塌、卡鉆等復(fù)雜問(wèn)題，同時(shí)鉆遇裂縫發(fā)育帶時(shí)可能存在異常高壓。為保證高效低成本鉆井，需要嚴(yán)防井下出現(xiàn)垮塌，早發(fā)現(xiàn)井下垮塌前兆，及時(shí)處理，防止情態(tài)向嚴(yán)重局面發(fā)展。應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控，按實(shí)際情況調(diào)整鉆井液密度，維護(hù)好鉆井液性能，保證順利鉆達(dá)靶點(diǎn)。

3.1 鉆井液性能

在深入分析龍馬溪組水平段井壁失穩(wěn)機(jī)理的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)得到適合于長(zhǎng)寧區(qū)塊龍馬溪組的油基鉆井液配方。該井壁穩(wěn)定鉆井液在現(xiàn)場(chǎng)成功應(yīng)用后（圖6），避免了龍馬溪組水平段井壁失穩(wěn)等復(fù)雜事故的發(fā)生，節(jié)約了工時(shí)。

在龍馬溪組井壁易失穩(wěn)層位，鉆井液的動(dòng)塑比為0.22～0.25，動(dòng)塑比持續(xù)處于優(yōu)異狀態(tài)，在水平段內(nèi)鉆井液的攜巖能力和井眼清潔效率良好（圖6a）；在水平段鉆進(jìn)時(shí)，試驗(yàn)井段鉆井液失水造壁性良好，初始水為0，這說(shuō)明鉆井液在井壁上形成泥餅，且無(wú)濾液進(jìn)入地層。最終30 min 高溫高壓失水低于2.0 mL，減弱了濾液在裂縫中的壓力傳遞，有力保障了水平段鉆進(jìn)時(shí)井壁的穩(wěn)定性（圖6b）。

圖6 鉆井液現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)試驗(yàn)Fig.6 Field maintenance test of drilling fluid

3.2 井壁穩(wěn)定分析

該技術(shù)在N–212 井進(jìn)行試驗(yàn)，該井試驗(yàn)井段為3 600～4 200 m，由于該試驗(yàn)井在完鉆之后未進(jìn)行井徑測(cè)井作業(yè)，通過(guò)鉆井時(shí)扭矩變化來(lái)間接進(jìn)行井壁穩(wěn)定分析，鉆井時(shí)扭矩變化如圖7 所示。

在鉆進(jìn)過(guò)程中，由于井壁失穩(wěn)導(dǎo)致大掉塊發(fā)生時(shí)，掉塊掉落在鉆頭周?chē)髸?huì)導(dǎo)致扭矩突變，長(zhǎng)時(shí)間掉塊及掉塊較多時(shí)會(huì)導(dǎo)致扭矩增加，因此，可以通過(guò)扭矩的變化來(lái)判斷井下井壁失穩(wěn)等復(fù)雜情況。

由圖7 可知，在試驗(yàn)井段3 600～4 200 m，試驗(yàn)前平均扭矩為8.80 kN·m，試驗(yàn)后平均扭矩降為6.78 kN·m，同比減小了23%。該變化間接說(shuō)明該體系有利于提高龍馬溪組水平段井壁穩(wěn)定性。

圖7 鉆井時(shí)扭矩變化圖Fig.7 Diagram of torque variation during drilling

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，該鉆井液體系不僅對(duì)井壁能進(jìn)行有效封堵，同時(shí)能有效控制鉆井液濾失量，使得鉆井液濾液難以進(jìn)入目的層細(xì)微裂縫，從而減少掉塊、降低扭矩。該現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果也佐證了鉆井液體系有利于維持井壁的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

（1）長(zhǎng)寧區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖層是以石英為主，伊/蒙混層為輔的硬脆性泥頁(yè)巖，平均脆性指數(shù)約為64.67%。隨著井深不斷增加、應(yīng)力及外力不斷增加的條件下使微裂縫發(fā)育，鉆井液濾液侵入造成井壁失去平衡，導(dǎo)致井壁掉塊、坍塌等復(fù)雜情況。

（2）根據(jù)長(zhǎng)寧區(qū)塊龍馬溪組水平段井壁失穩(wěn)特性，室內(nèi)根據(jù)緊密堆積原理采取多種粒徑復(fù)配，建立了針對(duì)解決長(zhǎng)寧區(qū)塊龍馬溪組頁(yè)巖井壁失穩(wěn)的微納米封堵方案：1.5%封堵劑XNZD–1+1.5%封堵劑XNZD–2+0.5%石墨烯SMXFT，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該納米封堵方案有良好的封堵效果。

（3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，鉆井時(shí)試驗(yàn)前平均扭矩為8.80 kN·m，試驗(yàn)后平均扭矩降為6.78 kN·m，同比減小了23%。證明該微納米封堵方案所形成的鉆井液體系封堵能力強(qiáng)，井眼清潔能力和抗溫性能良好，且具有較強(qiáng)的抗污染能力和失水造壁性能，使得鉆井液體系易于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。