頁(yè)巖油地層油基鉆井液技術(shù)

劉冠彤

（大慶鉆探鉆井四公司鉆井液分公司，吉林 松原 138000）

在可持續(xù)發(fā)展理念日漸實(shí)施的過(guò)程中，傳統(tǒng)的能源資源開發(fā)顯然與這一戰(zhàn)略背道而馳，為改變能源結(jié)構(gòu)，很多國(guó)家都致力于新能源的開發(fā)和利用，其中，頁(yè)巖氣就是重點(diǎn)的清潔能源，這類能源資源的開發(fā)潛力巨大。但此類資源開發(fā)時(shí)，油基鉆井液技術(shù)是核心技術(shù)，但當(dāng)下的油基鉆井液技術(shù)尚存在很多的技術(shù)缺陷，不僅無(wú)法保障鉆井的綜合效益，更是增大了頁(yè)巖氣資源的開發(fā)。未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，各個(gè)油田企業(yè)都要增大在油基鉆井液技術(shù)方面的研發(fā)和創(chuàng)新，有效開發(fā)頁(yè)巖氣資源。

1 頁(yè)巖氣地層油基鉆井液研究現(xiàn)狀

油基鉆井液的連續(xù)相和分散相分別為油和水，在資源開發(fā)作業(yè)中，乳化液為穩(wěn)定劑。與常規(guī)的水基鉆井液相比較，油基鉆井液的潤(rùn)滑性良好，且兼具抗高溫和耐腐蝕特性，可以在很大程度上進(jìn)行井壁的保護(hù)，伴隨著開發(fā)作業(yè)的進(jìn)行，油基鉆井液對(duì)于儲(chǔ)存基本不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染[1]。即使在開采作業(yè)中面臨的是復(fù)雜深井、超深井和水平井的開發(fā)作業(yè)，同樣可以利用油基鉆井液技術(shù)來(lái)達(dá)到相應(yīng)的開發(fā)目標(biāo)。根據(jù)當(dāng)下頁(yè)巖油地層的油基鉆井液技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，以基油種類作為劃分依據(jù)，主要包含了以下幾方面的技術(shù)。

1.1 白油基鉆井液體系

白油基鉆井液體系應(yīng)用的過(guò)程中，具有良好封堵防塌能力，且將濾失量控制在了合理的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，整體的流變性相對(duì)突出，在頁(yè)巖油地層中的這一油基鉆井液技術(shù)應(yīng)用，對(duì)井壁垮塌等事故起到了重要的抑制作用。當(dāng)下的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上，日漸出現(xiàn)了各種不同的白油基鉆井液，不同類型白油基鉆井液技術(shù)，表現(xiàn)出了低剪切速率、低粘度、良好的沉降穩(wěn)定性的特點(diǎn)，開采作業(yè)中所形成的濾餅質(zhì)量更有保障，體系的穩(wěn)定性突出。

1.2 柴油基鉆井液

與其他的油基鉆井液技術(shù)相比，柴油基鉆井液技術(shù)的抗HTHP 和穩(wěn)定性相對(duì)突出，在面臨頁(yè)巖油地層的開發(fā)條件時(shí)，基本上不存在鉆井液不穩(wěn)定的情況。當(dāng)下的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上，柴油基鉆井液體系有了一定的發(fā)展，針對(duì)鉆井作業(yè)中的地層水化膨脹或者井下掉塊、失返性漏失、固相侵入等各種問(wèn)題，都有對(duì)應(yīng)所開發(fā)的油基鉆井液。

1.3 氣制油基鉆井液

氣制油基鉆井液表現(xiàn)出較低的運(yùn)動(dòng)勃度、強(qiáng)攜帶能力的特征，這一鉆井液技術(shù)的使用，可以使得在鉆井作業(yè)進(jìn)行的過(guò)程中，能夠克服相應(yīng)的技術(shù)限制。

2 油基鉆井液技術(shù)難題

2.1 頁(yè)巖地層微孔縫封堵技術(shù)難題

以某頁(yè)巖氣田為例，該氣田的主力儲(chǔ)層脆性礦物中，伊利石的含量保持在59%～81%之間，而膨脹性粘土礦物的含量卻相對(duì)偏低，納微米孔縫發(fā)育，且層理薄。根據(jù)在該頁(yè)巖氣中的鉆井技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，存在著較大的井壁失穩(wěn)威脅，結(jié)合分析結(jié)果，伴隨著孔隙壓力的逐步傳遞，導(dǎo)致坍塌壓力異常升高，井壁失穩(wěn)不可避免，當(dāng)在油基鉆井液技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，存在封堵不及時(shí)或者不到位的情況時(shí)，將在生產(chǎn)作業(yè)中呈現(xiàn)出井壁失穩(wěn)、提高密度、短暫穩(wěn)定、加劇濾液侵入與坍塌惡化的惡性循環(huán)，正常的開采作業(yè)無(wú)法保持。

針對(duì)頁(yè)巖封堵方面的技術(shù)難題，在該頁(yè)巖氣田開發(fā)過(guò)程中，形成一套專門的堵漏策略，具體的實(shí)施中：在正式的三開開鉆之前，一次性加入FA-M與RB-N，其中，前者為柔性納微米封堵劑，粒徑多保持在1.98μm，而后者為納米膠液封堵劑，粒徑保持在100nm左右。伴隨著鉆井作業(yè)的進(jìn)行，每保持200～300m 的進(jìn)尺，就需要進(jìn)行封堵劑的補(bǔ)充，補(bǔ)充量為0.5tFA-M、0.5tRB-N[2]。隨著鉆進(jìn)作業(yè)的推進(jìn)，當(dāng)遇到了掉塊等異常情況時(shí)，同樣要進(jìn)行封堵劑的補(bǔ)充，但補(bǔ)充的量要適當(dāng)大一些。

2.2 鉆井液流變性控制難題

此頁(yè)巖氣作業(yè)進(jìn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)在鉆井作業(yè)進(jìn)行的過(guò)程中，存在著嚴(yán)重的地層掉塊問(wèn)題，且這些掉塊都非常堅(jiān)硬，清水滾動(dòng)回收率甚至高達(dá)85%以上，上返油基巖屑的成型效果雖然良好，但是存在著鋸齒狀的特點(diǎn)，質(zhì)地偏軟且易碎，在巖屑斷面上存在有明顯的濾液侵入現(xiàn)象。雖然油基鉆井液的抑制性特征明顯，但在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行時(shí)尚且存在一定的不足，表現(xiàn)為L(zhǎng)GS 的反復(fù)升高、粘度切力反復(fù)升高，這種情況下，為全面確保鉆井作業(yè)的順利實(shí)施，專業(yè)人員就需要不斷進(jìn)行膠液稀釋井漿。根據(jù)現(xiàn)有的研究，鉆井液粘度、切力反復(fù)上升的問(wèn)題是由于鉆井液中存在有害低密度固相所導(dǎo)致，這些低密度固相來(lái)源于崩散變細(xì)的巖屑粉末，這一形成過(guò)程是由于鉆井液及其濾液存在侵入巖屑剪切滑移面，引起了巖屑崩散，巖屑上返時(shí)因?yàn)榇嬖阢@具的反復(fù)研磨與碾壓，也就形成了很多的巖屑粉末；第二個(gè)來(lái)源為井壁泥漿，主要是由于鉆井作業(yè)進(jìn)行的過(guò)程中，低效有機(jī)土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對(duì)較好，使得在濾失過(guò)程中無(wú)法形成致密堆積，泥餅虛厚現(xiàn)象明顯，在起下鉆的過(guò)程中，附著于井壁的泥餅將隨著鉆具使用，逐步被鉆具刮下且在鉆井液中得以分散，也就形成了低密度固相累積效應(yīng)[3]。

此外，外來(lái)顆粒的添加也可能會(huì)加劇粘度、切力的升高現(xiàn)象，在鉆井液中添加的納米膠乳類、瀝青類膠體物質(zhì)，使得在循環(huán)的過(guò)程中日漸分散，在靜電引力作用下也就同步形成了較為穩(wěn)定的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，同步增大了塑性粘度，但這一增加的量和程度卻與材料增量、循環(huán)剪切時(shí)間存在著緊密的聯(lián)系，從這個(gè)角度來(lái)分析，高密度油基鉆井液中，這種材料的使用存在著數(shù)量方面的限制[4]。針對(duì)這一情況，需進(jìn)行相應(yīng)的材料改進(jìn)和數(shù)量控制。

2.3 水平段潤(rùn)滑防卡難題

因?yàn)榇隧?yè)巖油地層的開發(fā)作業(yè)進(jìn)行中，靶窗相對(duì)較小，且區(qū)域構(gòu)造十分復(fù)雜，地層傾角存在著明顯的變化，在鉆井作業(yè)進(jìn)行的同時(shí)，鉆井眼軌跡脫靶和出箱體的現(xiàn)象發(fā)生十分頻繁，為獲得良好的鉆井作業(yè)效果，相應(yīng)的施工人員需結(jié)合隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，以地質(zhì)情況調(diào)查為基礎(chǔ)，對(duì)井斜方位加以適當(dāng)調(diào)整。但此地區(qū)的地震資料十分有限，正是因?yàn)橘Y料數(shù)據(jù)的不全面，使得根據(jù)構(gòu)造預(yù)測(cè)和鄰井資料推測(cè)的地層傾角、箱體設(shè)計(jì)深度等都與實(shí)際存在較大的偏差，影響了正常的資源開發(fā)。部分井區(qū)的地層厚度和傾角變化存在著明顯的不確定性，尤其是沿著地層上傾方向的水平井，鉆遇地層視厚度明顯變薄，隨鉆測(cè)井儀器與井底存在著測(cè)量盲區(qū)，不僅無(wú)法保障鉆頭處的地質(zhì)信息完整性和準(zhǔn)確性[5]。針對(duì)這些問(wèn)題所導(dǎo)致的水平段潤(rùn)滑防卡難題，相關(guān)人員要加強(qiáng)鉆井液攜巖能力，并避免出現(xiàn)巖屑床。

3 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段，針對(duì)頁(yè)巖油地層開發(fā)條件，雖然油基鉆井液技術(shù)十分有效且取得了明顯的技術(shù)成效，但因?yàn)榇嬖谥欢ǖ募夹g(shù)難題，未來(lái)還需要針對(duì)這些技術(shù)難題來(lái)不斷進(jìn)行油基鉆井液技術(shù)的創(chuàng)新，提升能源開發(fā)效率和效益。