页岩油地层油基钻井液技术

刘冠彤

（大庆钻探钻井四公司钻井液分公司，吉林 松原 138000）

在可持续发展理念日渐实施的过程中，传统的能源资源开发显然与这一战略背道而驰，为改变能源结构，很多国家都致力于新能源的开发和利用，其中，页岩气就是重点的清洁能源，这类能源资源的开发潜力巨大。但此类资源开发时，油基钻井液技术是核心技术，但当下的油基钻井液技术尚存在很多的技术缺陷，不仅无法保障钻井的综合效益，更是增大了页岩气资源的开发。未来的发展过程中，各个油田企业都要增大在油基钻井液技术方面的研发和创新，有效开发页岩气资源。

1 页岩气地层油基钻井液研究现状

油基钻井液的连续相和分散相分别为油和水，在资源开发作业中，乳化液为稳定剂。与常规的水基钻井液相比较，油基钻井液的润滑性良好，且兼具抗高温和耐腐蚀特性，可以在很大程度上进行井壁的保护，伴随着开发作业的进行，油基钻井液对于储存基本不会产生严重的污染[1]。即使在开采作业中面临的是复杂深井、超深井和水平井的开发作业，同样可以利用油基钻井液技术来达到相应的开发目标。根据当下页岩油地层的油基钻井液技术发展现状，以基油种类作为划分依据，主要包含了以下几方面的技术。

1.1 白油基钻井液体系

白油基钻井液体系应用的过程中，具有良好封堵防塌能力，且将滤失量控制在了合理的标准内，整体的流变性相对突出，在页岩油地层中的这一油基钻井液技术应用，对井壁垮塌等事故起到了重要的抑制作用。当下的国内外市场上，日渐出现了各种不同的白油基钻井液，不同类型白油基钻井液技术，表现出了低剪切速率、低粘度、良好的沉降稳定性的特点，开采作业中所形成的滤饼质量更有保障，体系的稳定性突出。

1.2 柴油基钻井液

与其他的油基钻井液技术相比，柴油基钻井液技术的抗HTHP 和稳定性相对突出，在面临页岩油地层的开发条件时，基本上不存在钻井液不稳定的情况。当下的国内外市场上，柴油基钻井液体系有了一定的发展，针对钻井作业中的地层水化膨胀或者井下掉块、失返性漏失、固相侵入等各种问题，都有对应所开发的油基钻井液。

1.3 气制油基钻井液

气制油基钻井液表现出较低的运动勃度、强携带能力的特征，这一钻井液技术的使用，可以使得在钻井作业进行的过程中，能够克服相应的技术限制。

2 油基钻井液技术难题

2.1 页岩地层微孔缝封堵技术难题

以某页岩气田为例，该气田的主力储层脆性矿物中，伊利石的含量保持在59%～81%之间，而膨胀性粘土矿物的含量却相对偏低，纳微米孔缝发育，且层理薄。根据在该页岩气中的钻井技术应用现状，存在着较大的井壁失稳威胁，结合分析结果，伴随着孔隙压力的逐步传递，导致坍塌压力异常升高，井壁失稳不可避免，当在油基钻井液技术应用的过程中，存在封堵不及时或者不到位的情况时，将在生产作业中呈现出井壁失稳、提高密度、短暂稳定、加剧滤液侵入与坍塌恶化的恶性循环，正常的开采作业无法保持。

针对页岩封堵方面的技术难题，在该页岩气田开发过程中，形成一套专门的堵漏策略，具体的实施中：在正式的三开开钻之前，一次性加入FA-M与RB-N，其中，前者为柔性纳微米封堵剂，粒径多保持在1.98μm，而后者为纳米胶液封堵剂，粒径保持在100nm左右。伴随着钻井作业的进行，每保持200～300m 的进尺，就需要进行封堵剂的补充，补充量为0.5tFA-M、0.5tRB-N[2]。随着钻进作业的推进，当遇到了掉块等异常情况时，同样要进行封堵剂的补充，但补充的量要适当大一些。

2.2 钻井液流变性控制难题

此页岩气作业进行时，发现在钻井作业进行的过程中，存在着严重的地层掉块问题，且这些掉块都非常坚硬，清水滚动回收率甚至高达85%以上，上返油基岩屑的成型效果虽然良好，但是存在着锯齿状的特点，质地偏软且易碎，在岩屑断面上存在有明显的滤液侵入现象。虽然油基钻井液的抑制性特征明显，但在现场作业进行时尚且存在一定的不足，表现为LGS 的反复升高、粘度切力反复升高，这种情况下，为全面确保钻井作业的顺利实施，专业人员就需要不断进行胶液稀释井浆。根据现有的研究，钻井液粘度、切力反复上升的问题是由于钻井液中存在有害低密度固相所导致，这些低密度固相来源于崩散变细的岩屑粉末，这一形成过程是由于钻井液及其滤液存在侵入岩屑剪切滑移面，引起了岩屑崩散，岩屑上返时因为存在钻具的反复研磨与碾压，也就形成了很多的岩屑粉末；第二个来源为井壁泥浆，主要是由于钻井作业进行的过程中，低效有机土的结构稳定性相对较好，使得在滤失过程中无法形成致密堆积，泥饼虚厚现象明显，在起下钻的过程中，附着于井壁的泥饼将随着钻具使用，逐步被钻具刮下且在钻井液中得以分散，也就形成了低密度固相累积效应[3]。

此外，外来颗粒的添加也可能会加剧粘度、切力的升高现象，在钻井液中添加的纳米胶乳类、沥青类胶体物质，使得在循环的过程中日渐分散，在静电引力作用下也就同步形成了较为稳定的空间网架结构，同步增大了塑性粘度，但这一增加的量和程度却与材料增量、循环剪切时间存在着紧密的联系，从这个角度来分析，高密度油基钻井液中，这种材料的使用存在着数量方面的限制[4]。针对这一情况，需进行相应的材料改进和数量控制。

2.3 水平段润滑防卡难题

因为此页岩油地层的开发作业进行中，靶窗相对较小，且区域构造十分复杂，地层倾角存在着明显的变化，在钻井作业进行的同时，钻井眼轨迹脱靶和出箱体的现象发生十分频繁，为获得良好的钻井作业效果，相应的施工人员需结合随钻地质导向技术，以地质情况调查为基础，对井斜方位加以适当调整。但此地区的地震资料十分有限，正是因为资料数据的不全面，使得根据构造预测和邻井资料推测的地层倾角、箱体设计深度等都与实际存在较大的偏差，影响了正常的资源开发。部分井区的地层厚度和倾角变化存在着明显的不确定性，尤其是沿着地层上倾方向的水平井，钻遇地层视厚度明显变薄，随钻测井仪器与井底存在着测量盲区，不仅无法保障钻头处的地质信息完整性和准确性[5]。针对这些问题所导致的水平段润滑防卡难题，相关人员要加强钻井液携岩能力，并避免出现岩屑床。

3 结束语

现阶段，针对页岩油地层开发条件，虽然油基钻井液技术十分有效且取得了明显的技术成效，但因为存在着一定的技术难题，未来还需要针对这些技术难题来不断进行油基钻井液技术的创新，提升能源开发效率和效益。