页岩气水平井低油水比油基钻井液研制及应用.pdf

第 4 4卷 第 2 期 2 0 1 6年 3月 石 油 钻 探 技 术 P ETR I E UM DRI I L I NG TECHN1 QUES Vo【 ． 4 4 No ． 2 M a r ．， 2 01 6 ●钻井完井 d o i 1 0 ． 1 l 9 1 1 ／ s y z t j s ． 2 0 1 6 0 2 0 0 5 页岩气水平 井低 油水 比油基钻 井液研 制及应用 林永学 ，王显光 ，李荣府 1 ．中国石化石油工程技术研究院 ， 北京 1 0 0 1 0 1 ； 2 ．中石化中原石油工程有 限公 司技术公司 ， 河南郑州 4 5 0 0 4 6 摘要 针对 页岩 气水平井钻探过程 中井壁 失稳风 险大、 钻井液性能要求 高和 商业开发 降本提 效的迫切 需求 ， 基于 页岩储层特征 、 水平井工程施 工要 求， 构 建 、 研 制 了一套 性能稳 定 的低 油水比 油基 钻 井液体 系。室 内试 验表 明 ， 该 油基钻 井液具有 良好 的热稳 定性、 抗 污染性 、 封堵性 和乳化稳 定性 ， 而且 塑性黏度 较低 、 切 力适 中、 流 变性 能 较好， 可以满足页岩气水平井钻井的要求。低油水比油基钻井液在涪陵页岩 气田 5口井进行了现场应用， 通过采 取低 油水比胶 液维护、 固相控制和随钻封堵等 配套措施 ， 实现 了将 油水比控制在 7 0 ／ 3 0以下 ， 较该 气 田以往 油基钻 井液基础油用量降低 1 5 ， 获得良好的降本效果。页岩气水平井低油水比油基钻井液能有效降低涪陵页岩气田钻 井成本， 有力支撑了页岩气低成本商业开发， 对国内其他地区页岩气开发也具有借鉴意义。 关键 词 页岩 气； 油基钻井液 ； 油水比； 涪陵 页岩气 田 中图分类号 TE 2 5 4 ． 6 文献标 志码 A 文章编号 1 0 0 1 0 8 9 0 2 0 1 6 0 2 0 0 2 8 0 6 De v e l o pme n t o f Oi l _ _ Ba s e d Dr i l l i ng Fl u i d wi t h Lo w Oi l _ _ W a t e r Ra t i o a nd I t s Ap pl i c a t i o n t o Dr i l l i ng Ho r i z o nt a l S h a l e Ga s W e l l s LI N Yo n g x u e ， W ANG Xi a n g u a ng ， LI 1 ． S i n o p e c Re s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g， B e i j i n g ， Ro n g f u 。 1 0 0 1 0 1 ， Ch i n a； 2 ． Si n o pe c Z h o n g y u a n Oi l f i e l d S e r v i c e C o r p o r a t i o n， Z h e n g z h o u ， He n a n ， 4 5 0 0 4 6 ， C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o me e t t h e r e q u i r e me n t o f we l l b o r e s t a b i l i z a t i o n a n d g o o d p e r f o r ma n c e o f d r i l l i n g f l u i d s d u r i n g t h e d r i l l i n g o f s h a l e g a s h o r i z o n t a 1 we l l s a n d r e a l i z e c o mme r c i a l d e v e l o p me n t a t a l o w c o s t a n d wi t h h i g h e f f i c i e n c y，a s t a b l e o i l - b a s e d r i l l i n g f l u i d s y s t e m wi t h l o w o i l wa t e r r a t i o wa s d e v e l o p e d t o a c c o m mo d a t e t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s h a l e r e s e r v o i r s a n d t h e e n g i n e e r i n g r e q u i r e me n t s o f h o r i z o n t a 1 we l l s ．I t i s s h o wn f r o m e x p e r i me n t a l t e s t s t h a t t h i s o i l b a s e d r i l l i n g f l u i d s y s t e m i s g o o d i n t e r ms o f t h e r ma 1 s t a b i l i t y ． c o n t a mi n a t i o n r e s i s t a n c e ，p l u g g i n g c a p a c i t y a n d e mu l s i o n s t a b i l i t y ．I n a d d i t i o n。i t h a s 1 o we r p l a s t i c v i s c o s i t y，mo d e r a t e s h e a r a n d b e t t e r r h e o l o g i c a l p r o p e r t y ．Th e r e f o r e ，a s t a b l e o i l b a s e d d r i l l i n g f l u i d s y s t e m c a n s a t i s f y t h e u n i q u e c o n d i t i o n s i n d r i l l i n g h o r i z o n t a 1 o f s h a l e g a s we l l s ．Th e o i l b a s e d d r i l l i n g f l u i d s y s t e m h a s b e e n a p p l i e d i n 5 h o r i z o n t a 1 we l l s d r i l l i n g i n F u l i n g S h a l e Ga s F i e l d ．Th r o u g h l o w o i l wa t e r r a t i o g e 1 ma i n t e n a n c e ，s o l i d p h a s e c o n t r o l a n d p l u g g i n g wh i l e d r i l l i n g ，t h e o i l wa t e r r a t i o wa s k e p t b e l o w 7 0 ／ 3 0 ，1 5 ％ 1 o we r t h a n p r e v i o u s l y u s e d o i l b a s e d d r i l l i n g f l u i d s i n t h i s g a s f i e l d ． Fu r t he r ，d r i l l i ngs c os t we r e r e d uc e d s i g n i f i c a n t l y ．I n s u mma r y， d r i l l i n g c o s t s i n t h e F u l i n g S h a l e Ga s Fi e l d c o u l d b e r e d u c e d e f f e c t i v e l y b y u s i n g a n o i l b a s e d d r i l l i n g f l u i d s y s t e m wi t h a 1 o w o i l wa t e r r a t i o i n h o r i z o n t a l s h a l e g a s we l l s ．Th i s s v s t e m wi l l p r o v i d e s t r o n g s u p p o r t i n t h e I o w- c o s t c o mme r c i a I d e v e l o p me n t o f s h a l e g a s a n d u s e d a s a mo d e I i n t h e d e v e l o p me n t o f s h a l e g a s i n o t h e r a r e a s wi t h i n Ch i n a ． Ke y wo r d s s h a l e g a s ；o i l b a s e d r i l l i n g f l u i d ；o i l - wa t e r r a t i o ；F u l i n g S h a l e Ga s Fi e l d 2 0 0 9年以来 ， 随着我国页岩气资源勘探开发 的 蓬勃发展 ， 油基钻井液技术取得 了长足 的进步 卜 z - 。 截至 2 0 1 4 年底 ， 基本实现了页岩气水平井油基钻井 液技术的国产化 ， 有力地保障了重庆涪陵[ 3 ] 、 四川长 宁一 威远[ 4 ] 等页岩气 田的产能建设 。随着 国内多个 页岩气区块商业开发 的深入 ， 如何在确保井 下安全 的前提下有效 降低 油基钻井液成本， 成为钻井液技 术的首要 问题 。现阶段 ， 基于施工安全和受技术所 收稿 日期 2 0 1 5 1 0 1 5 ； 改 回日期 2 0 1 6 0 1 2 8 。 作者简 介 林 永学 1 9 6 3 一 ， 男， 山 东乳 山人， 1 9 8 4年毕 业于华 东石 油学院钻 井专业 ， 2 0 0 1年获石油大学 北京 油 气井工程 专业工 程硕士学位， 教授级 高级工程 师， 中国石化集 团公 司 高级 专家 ， 主要 从 事钻井液与完井液技 术方 面的科研 与管理 工作 。系本刊 审稿 专 家。E - rea l l in y x ． s r i p e s i n o p e c ． c o m。 基金项 目 国家 自然科 学基金重大项 目“ 页岩油气高效开发基础 理论研究” 编号 5 1 4 9 0 6 5 0 和 中国石化 科技 攻 关项 目“ 高温高 密度 油基钻井液技 术研 究” 编号 Pl 5 0 0 9 部分研 究内容 。 第 4 4巷第 2期 林 永学等． 页岩 气水平井低 油水 比油基钻 井液研制及应 用 限， 国内页岩气水平井 油基钻井液油水 比普遍居高 不下 咱 ， 密度为 1 ． 2 O ～1 ． 6 0 g ／ c m。的油基钻井 液 的油水 比多为 9 0 ／ 1 0 8 0 ／ 2 0 ， 在高密度条件下油水 比高达 9 5 ／ 5或采用全油基钻井液[ ， 钻进过程中产 生的钻屑 的含油量很高 ， 为后期的环保处理带来很 大的挑战l 8 ] 。另外， 部分油基钻井液体系的处理剂用 量过大， 为降低钻井液综合成本带来极大困难。为 此 ， 笔者基于页岩储层特征、 水平井钻井工程施工 的 综合要求， 构建并研制了一套性能稳定的低油水 比油 基钻井液体系， 通过油水 比的有效维护、 固相含量的 有效控制 ， 形成了低油水比油基钻井液的现场配套施 工工艺 ， 并在涪陵页岩气田 5口井进行 了现场应用。 1 低油水 比钻井液体系设计思路 页岩储层页理 、 层理 、 微裂隙发育的地层特征和 页岩气水平井水平段长 8 0 0 2 0 0 0 m 的特点 ， 导 致页岩气水平井施工过程 中井壁失稳风险高 、 井 眼 清洁难度大 和井 下漏失 概率 高 ， 这就要 求 页岩 气 水平井油基 钻井 液必须 具有 良好 的乳化 稳定 性 、 流变性能 和较 强的 随钻封 堵性 能 。因此 ， 为降低 油水 比， 笔 者提 出 了低 油水 比油基 钻井 液体 系设 计思路与构建原则 l g ] 1 保 障油水 两相 的乳 化稳定性l 1 ， 确保 钻井 过程中侵入地层的滤液完全为油相 。这对于低油水 比油基钻井液在页岩地层施工时的井壁稳定尤为重 要 。鉴于常规乳化剂加量大、 综合成本高的不足 ， 根 据亲水亲油平衡原理与表面活性剂构效关 系[ 1 ， 采 用具有多个 活性基 团的聚合类乳化剂_ 2 ] ， 以有效乳 化油水相 。相 比传统乳化剂 ， 聚合类乳化剂 的分子 链直接通过化学键相连， 避免 了多个 亲水基之 间的 电荷斥力 ， 乳化剂在油水界面上排列更加致密 、 稳定 性更高 ； 同时， 其亲油基团数量更多 ， 分子间多个亲 油基团发生缠绕 ， 形成胶束的概率大幅增大 ， 有利于 增强油相的结构力 ， 改善流变性能 ， 提高携岩能力 。 2 尽可能降低油水 比， 减少基础油用量 。油基 钻井液密度 为 1 ． 2 O ～1 ． 6 O g ／ c ma时油水 比控制 在 7 o ／ 3 o 6 o ／ o ， 高密度时油水比控制在 8 5 ／ 1 5 8 0 ／ 2 0 ， 从便 于现场流变性能控制 考虑 ， 油水 比随着密度 的 增加而逐渐升高 。 3 维持合理的流 变性能 。大量水相液滴在油 相中充分分散 ， 会导致低油水 比油基钻井液体系黏 度和切力上升 、 流变性能变差 ， 为此需要减少膨润土 等亲油胶体的用量 ， 辅 以使用与乳化剂匹配 的流性 调节剂 ， 以提高低剪切条件下的结构力和动塑比， 确 保钻井液具有 良好的井眼清洁能力。 4 使用与地层微裂 隙尺寸 匹配 的刚性与塑性 封堵材料 。彭 水、 黄平等地 区储层页岩 S E M 分 析 结果表明， 页岩微裂隙宽度为 0 ． 1 2 0 0 ． 0 ff m， 依据 有效堆积和架桥理 论_ l ， 设计 刚性与塑性 混配 的 随钻封堵材料 的合理粒径 范围 ， 以封堵裂 隙、 提 高 地层承压能力 ， 为 使用 合理密度 的油基 钻井 液提 供保 障。 2 低油水 比钻井液体系性能评价 根据页岩气水平井低油水 比油基钻井液体系的 设计原则 ， 在新型乳化剂 、 流性调节剂和随钻封堵剂 等关键钻井液处理剂 的研制和优选 的基础上， 通过 优化膨润土、 新 型乳 化剂、 降滤失剂等处理剂 的加 量、 调整油水比， 得到不 同油水 比的油基钻井液基础 配方 见表 1 。 表 1 不 同油水 比的油 基钻 井液基础配方 Ta b l e 1 Th e b a s i c f o r mu l a o f o i bb a s e d d r i l l i n g fl u i d s wi t h d i f f e r e n t o i b wa t e r r a t i o s 钻井 液配方 油水 比 膨润土 ， 乳化剂 ， 流性调节剂 ， ％ 润湿剂 ， ％降滤失 剂 ， C a O， ％ 封堵剂 ， ％ 2 ． 1 基本性能 在室内按照表 1中的配方配制低油水比油基钻井 液， 步骤如下 加入配比量的柴油、 乳化剂和润湿剂 ， 高 速搅拌 1 0 m i n 后加入质量分数为 2 5 的 C a C I 溶液 ， 再高速搅拌 2 0 rai n ； 然后依次加入膨润土、 C a O、 降滤失 剂、 流性调节剂和封堵剂 ， 每种处理剂加入后高速搅拌 1 5 n ， 所有处理剂加完后再高速搅拌 3 0 mi n 。鉴于国 内目前主要页岩气区块页岩储层 的温度在 1 5 0℃以 内， 将配制好的油基钻井液在 1 5 0℃下老化 1 6 h ， 在 5 0℃下测定其老化前后的流变性能， 并测定高温老化 后的高温高压 1 5 0℃、 3 ． 5 MP a 滤失量 ， 结果见表 2 。 石 油 钻 探 技 术 表 2 不 同油水 比的油基钻 井液基本性 能 Ta b k 2 Th e b a s i c p e r f o r m a n c e s o f o i l b a s e d d r i l l i n g fl u i d s wi t h d i f f e r e n t o i l 。 wa t e r r a t i o s 从表 1和表 2可 以看 出， 油水 比 7 0 ／ 3 0 6 0 ／ 4 0 的油基钻井液破乳 电压均高于 5 0 0 V、 高温高 压滤 失量小于 3 ． 0 mL， 具有较好 的乳化稳定性 ， 而且塑 性黏度较低 、 切力适 中、 流变性能较好 ， 可 以满足页 岩气水平井钻井的要求 。 2 ． 2 不 同密度钻井液的性能 页岩气水平井施工过程 中， 为了保障井下安全 与井眼净化 ， 需要保证低油水 比油基钻井液的悬 浮 稳定性及合理的流变性能 ， 根据 目前 国内主要页岩 气区块页岩储层地层压力的情况 ， 按 照表 1中的配 方 2配制密度为 0 ． 9 5 g ／ c m。 的油基钻井液 ， 然后采 用重晶石分别加重至 1 ． 2 0 ， 1 ． 5 0 ， 1 ． 7 0和 2 ． O 0 g ／ c r n s ， 测其在 1 5 0℃温度下热滚 1 6 h后的基本性能， 结果 见表 3 。 表 3 不同密度低油水 比油基钻并液的性能 Ta bl e 3 Th e p e r f o r ma nc es o f l o w o i l ‘ 。 wa t e r r a t i o o i l - b ase d d r i l l i n g f l ui ds wi t h d i f f e r e nt de ns i t i e s 从表 3可以看 出， 在 0 ． 9 5 ～2 ． O 0 g ／ e ra。 的密度 范围内 ， 低油水 比油基钻井液经 1 5 0℃老化后的破 乳电压都保持在 5 0 0 V 以上 ， 说明该钻井液具有 良 好的乳化稳定性。在密度低于 1 ． 7 0 g ／ c m。时， 低油 水 比油基钻井液 的塑性黏度均低 于 4 0 mP a S ， 动 塑比为 0 ． 3 5 ～0 ． 4 5 ， 中 6 ／ 中 3 读数合理， 说明该钻井液 具有 良好的携岩能力 ， 能够保 障长水平段钻井过程 中的井眼清洁。 2 ． 3 热 稳定 性 油基钻井液的温度敏感性较高 ， 钻井过程中， 在 井下高温条件下长时间循环 ， 其乳化稳定性 与流变 性能均变差 ， 滤失量也会显著增加。为此 ， 在室 内对 油水 比为 6 5 ／ 3 5 、 密度为 1 ． 5 0 g ／ c m。的低油水 比油 基钻井液在不 同老化温度 8 0 ～1 5 0℃ 、 不同老化 时间下的流变性能与高温高压滤失量进行 了评价 ， 结果见表 4 。 由表 4可知 ， 在 8 O ～1 5 0℃的温度范围内， 密度 为 1 ． 5 0 g ／ c m3的低油水 比油基钻井液 随着温度 的 升高 ， 破乳电压均保持在 6 0 0 V以上 ， 动塑 比维持在 0 ． 3 8 ～0 ． 4 3 ， 高温 高压 滤失 量均 小 于 3 ． 0 mL； 在 1 5 0℃下老化 6 4 h后 ， 破乳电压、 塑性黏度、 切力和 高温高压滤失量等性能参数变化很小 ， 表 明该钻井 液在 8 0 1 5 0 ℃的温度范围 内性 能稳定 ， 具有 良好 的热稳定性 。 表 4 温 度和老化 时间对低 油水 比油基钻井液性能的影响 Ef f e c t of t e mpe r a t u r e a nd a g e i ng t i me on t he pr o p e r t i e s of o i l base d d r i l l i ng flui d wi t h l o w o i bwa t e r r a t i o 老化条件 破乳电压／ V 塑性黏度／ mP a s 动切力／ P a 初切力／ P a 终切力／ P a 动塑比 高温高压滤失量／ mL 8 O℃ ／ 1 6 h 1 0 0℃ ／ 1 6 h 1 2 0℃ ／ 1 6 h 1 5 0℃／ 1 6 h 1 5 O℃ ／ 3 2 h 1 5 O℃／ 4 8 h 1 5 0℃／6 4 h 第4 4卷第 2期 林永学等． 页岩气水平井低油水比油基钻井液研制及应用 2 ． 4 抗污染性能 页岩气水平井钻井过程中， 油基钻井液会受到 钻屑和地层水的污染 ， 其抗污染性能对于安全钻进 有重要影响。为此 ， 采用涪陵地 区龙马溪组 5 ／ 1 0目 岩屑， 对油水 比 6 5 ／ 3 5 、 密度 1 ． 5 O g ／ c m。的低油水 比油基钻井液 的抗污染性进行 了评价 ， 结果见表 5 和表 6 。 表 5 低油水比油基钻井液抗钻屑污染试验结果 Tab l e 5 The t e s t r e s u l t s o n c ut t i ng c o nt a mi n a t i o n r esi s t a nc e o f o i l ba s e d dr i l l i ng f l u i d wi t h l o w oil -wa t e r r a t i 0 钻屑加量 ， ％ 破乳 电压／ V 塑性 黏度／ r n P a s 动切力／ P a 初切力／ P a 终切力／ P a 高温高压滤失量／ mL 表 6 低油水比油基钻井液抗水污染试验结果 Ta b l e 6 T h e t est r e s u l t s o f wa t e r c o n t a mi n a t i o n r esi s t an c e o f o i l - b ase d d r i l l i n g flu i d wi t h l o w o i l wa t e r r a t i o 水加量 ， 破乳 电压／ V 塑性黏度／ n 1 P a s 动切力／ P a 初切力／ P a 终切力／ P a 高温高压滤失量／ mL 由表 5 可知 ， 随着钻屑的侵入 ， 低油水比油基钻 井液的破乳电压变化很小 ， 其 塑性黏度和切力略微 上升 ， 说明其具有 良好的抗钻屑污染能力。 由表 6可知 ， 当水相侵入低油水 比油基钻井液 时， 其塑性黏度与切力会上升 ， 但其流变性能基本稳 定 ； 水的大量侵入导致其破乳电压下降 ， 当水侵入量 为 1 5 时 ， 低油水 比油基钻井液 中的实际油水 比约 为 5 5 ／ 4 5 ， 此 时破 乳 电压 为 4 1 3 V， 仍高 于安 全值 4 0 0 V， 表 明其具 有 良好的乳化稳定性和较好 的抗 水污染能力 。同时， 试验结果表明， 为了确保钻井过 程中钻井液体系的稳定与井下安全 ， 应避免或减少 无用水相的侵入 。 2 ． 5 封堵性能评价 页岩微裂隙的有效模拟一直是钻井液封堵性能 评价的难点 ， 笔者采用针对性强和重复性高的高温高 压页岩床模拟封堵试验对低油水 比油基钻井液 的封 堵能力进行了评价。在G GS 7 1 一 A型高温高压滤失仪 浆杯底 部先后 加入 高 温高压 滤纸、 粒 径 为 0 ． 4 3 ～ 0 ． 8 5 mm 的涪陵区块龙 马溪组 页岩钻屑和粒径为 0 ． 1 5 ～O ． 2 5 mm的岩屑粉 ， 端面平整后沿杯壁缓慢加 入 4 0 0 mL密度为 1 ． 5 0 g ／ c m 、 油水 比为 6 5 ／ 3 5的油 基钻井液 ， 密封后通过气源加压 ， 加热至 1 5 0℃后， 测 定其在不同压力条件下的滤失量 ， 结果见表 7 。 表 7 不同封堵剂加置的低油水比油基钻井液高温高 压 页岩床封堵效果 Ta bl e 7 Pl u g g i n g p e r f o r ma n c e of l o w oi l - wa t e r r a t i o oi bbased dr i l l i ng flu i d a dd ed wi t h pl u g g i n g a g e n t a t di f f e r e n t d o s age s o n s h a l e b e d s a t h i g h t e mper a t u r e a n d h i pr e s s u r e 滤失量／ mL 封堵剂加 量， 从表 7可以看出， 在低油水比油基钻井液 中加入 合理粒度级配的封堵剂后， 其在高温高压模拟页岩床 中的滤失量大幅度降低， 表现出良好的页岩微裂隙封 堵效果。当加量为 3 ． O 时， 在 3 ． 0和 4 ． 5 MP a 压力 下 ， 模拟页岩 的滤失量降低 为 0 mL， 说 明封堵材料 的粒径分布与模拟页岩具有较好的匹配性 ， 封堵材 料中刚性粒子与塑性变 形粒子配 比合理， 在页岩表 面形成 的封堵层具有 良好的承压能力。 3 现场应用 低油水 比油基钻井液体系先后在涪陵页岩气 田 的焦页 5 4 3 HF 井、 焦 页5 4 1 HF 井和焦 页2 5 2 HF 2 2 O 2 2 2 O 5 O 8 8 9 5 O 5 5 6 6 O 5 O M O O O ∞ ∞ 6 5 8 ∞ ∞ O 5 石 油 钻 探 技 术 井等 5口井进行 了现场应用 ， 5口井均施工顺利 ， 油 基钻井液的油水 比控制在 7 0 ／ 3 0以下 ， 与该气 田以 前应用的油水 比 8 5 ／ 1 5 8 0 ／ 2 0的油基钻井液相 比， 基础油用量 降低 1 5 9 ／ 6 ， 取得 良好 的降成增效 的效 果 ， 为涪陵页岩气田低成本开发提供 了技术支撑。 其中， 焦页 5 4 3 HF井是一 口部署在川东高陡 褶皱带包鸾一 焦石坝背斜带焦石坝构造的开发井 ， 采 用三级井身结构 ， 三开井段 2 1 5 ． 9 mm 井眼 钻探 目的层为下志留统龙马溪组下部 ， 岩性主要为深灰 色一 黑色碳质页岩， 设计水平段长 1 3 3 0 ． O 0 m， 完钻 井深 4 9 1 4 ． O 0 m。为保证 三开长水平井段 的顺利 施工 ， 同时降低油基钻井液 成本 ， 应用 了低 油水 比 油基钻井 液 ， 其配方 为 1 ． 8 膨润 土3 ． 0 乳化 剂0 ． 3 流性 调节 剂 0 ． 5 润 湿 剂 3 ． 0 降 滤失剂 2 ． 0 C a 04 - 3 ． 0 封堵剂重 晶石 加重 至 1 ． 4 8 g ／ c m。 ， 油水 比 6 5 ／ 3 5 。 该井低油水比油基钻井液现场维护处理措施主 要 为 1 采用低油水 比胶液补充正常消耗 。正常钻 进过程中， 每 1 0 0 m进尺加入 6 m。 油水 比 6 0 ／ 4 0的 油包水胶液 ， 以补充钻井液 E l 常消耗 ， 保持钻井液总 量稳定和维持全井油基钻井液的油水 比在 7 0 ／ 3 0 左 右 ， 并有助于合理控制钻井液黏度 。油包水胶液配 方为 1 ． 0 膨润土3 ． 5 乳化剂 0 ． 3 流性调节 剂 0 ． 5 润湿剂 3 ． 0降滤失 剂 3 - 2 ． 0 C a O3- 3 ． 0 封堵剂 ， 油水 比 6 0 ／ 4 0 。 2 充分利用四级固控设备 ， 加强钻井液流变性 与固相监控。a 施工中加强流变性能与固相含量的 监测 ， 钻 井液密度控制 在 1 ． 4 5 ～1 ． 5 2 g ／ c m。 范 围 内， 通过合理使用 固控设备并定期补充胶液， 控制钻 井液漏斗黏度为 5 5 ～6 5 S 、 动塑 比为 0 ． 3 0 ～0 ． 4 2 、 低密度固相含量≤8 ． 0 - b 保证 1 2 0目及 以上高频 振动筛 、 除砂器和除泥器 2 4 h运转 ， 每隔 4 h用高 速卧式螺旋离心机对钻井液离心处理 2 h， 有效清 除有害固相 ， 确保流变参数稳定和黏度、 切力等指标 在合理范围 ； c 监测钻井液出入 口密度的变化 ， 结合 录井全烃值和起下钻后效显示 ， 及时补充重晶石 ， 确 保钻井液密度满足井控要求 。 3 及时补充随钻封堵材料 。加强钻井液滤失 量 的监测 ， 使 用刚性封堵 剂 S MR P A、 纤 维封堵剂 S MF i b r e O和降滤失 剂 S MF I O将 钻井 液高 温 高压滤失量控制在4 ． 0 mL以下 ， 以强化钻井液封堵 性 ， 降低钻井液消耗， 从而降低钻井液成本。 焦页 5 4 _ 3 HF井三开井段应用低油水 比油基钻井 液累计进尺 1 7 4 4 ． O 0 m， 完钻水平段长 1 3 5 0 ． O 0 m。 该井不同层段低油水 比油基钻井液性能见表 8 。 表 8 焦页 5 4 3 H F井三开井段低油水比油基钻井液性能 Ta b l e 8 P r o p e r t i e s o f l o w o i l- wa t e r r a t i o o i l - b a s e d d r i l l i n g flu i d u s e d i n t h e t h i r d s p u d s e c t i o n o f W e l l J i a o y e 5 4 3 HF 黼m 。 ， 漏斗 s 慨V 动 P a 3 1 6 7 ． 。 0 ～3 2 1 9 ． 0 0 1 ． 4 O ～ l _ 4 5 6 5 ／ 3 5 6 6 ／ 3 4 5 5 ～5 8 5 0 0 47 0 0 3 0 3 2 8 ． O ～ I 1 ． 0 2 ． 4 ～2 ． 8 3 2 1 9 ． O ～3 4 2 6 ． O 0 1 ． 4 5 ～1 ． 4 8 6 5 ／ 3 5 6 7 ／ 3 3 5 8 6 0 7 0 0 8 2 0 3 2 3 4 1 l _ O ～1 2 ． 0 2 ． 8 ～3 ． 8 3 4 2 6 ． [ ] ～3 7 5 0 ． O 0 1 ． 4 8 ～1 ． 5 1 6 6 ／ 3 4 6 8 ／ 3 2 6 0 6 2 8 2 0 8 4 0 3 4 3 5 1 1 ． O ～1 2 ． 0 2 ． 2 ～3 ． 4 3 7 5 0 ． o o ～4 4 1 5 ． O 0 1 ． 5 O ～1 ． 5 2 6 8 ／ 3 2 7 0 ／ 3 0 6 0 6 3 7 7 0 8 4 0 3 5 3 7 1 2 ． O ～1 3 ． 5 2 ． 0 ～3 ． 2 4 4 1 5 ． 。 0 ～4 8 8 8 ． O 0 1 | 5 O ～l _ 5 2 6 8 ／ 3 2 7 0 ／ 3 0 6 1 ～6 5 8 2 0 “ 8 9 0 3 7 4 0 1 2 ． 5 ～1 4 ． 0 2 ． 4 ～3 ． 6 现场应用表明， 焦 页 5 4 3 HF井三开井段 油基 钻井液的油水 比控制在 7 0 ／ 3 0 6 0 ／ 4 0 ， 与该气 田原 油基钻井液平均油水 比 8 5 ／ 1 5 8 o ／ 2 o相 比， 基础油 用量节约超过 5 0 t ， 成本降低显著 ； 油基钻井液乳化 性能稳定 ， 破乳电压维持在 5 0 0 9 0 0 V； 流变性能良 好 ， 塑性黏度与动切力分别维持在 3 0 4 0 mP a S 与 8 ． 0 ～1 4 ． 0 P a ； 携岩返砂正常， 起下钻通畅， 套管下入顺 利； 随钻封堵效果好， 钻井液消耗量降至 7 ． 8 ／ 1 0 0 m， 较该气 田平均消耗量 9 ． 8 m。 ／ l O O m大幅下降， 大大 降低 了钻井液成本 。 4 结论 1 基于页岩储层特征 、 水平井施工要求和降低 钻井液成本的 目的， 依据亲水亲油平衡原理 、 表面活 性剂构效关系和堆积架桥理论， 提 出了页岩气水平 井用低油水 比油基钻井液的体系构建方法 。 2 研制了一套性能稳定的低油水 比油基钻 井 液体系， 在密度低于 2 ． O 0 g ／ c m。 时的油水 比最低可 达 6 0 ／ 4 0 ， 并形成了低油水比胶液维护 、 固相控制和 第4 4卷第 2期 林永学等． 页岩气水平井低油水比油基钻井液研制及应用 随钻封堵等配套关键施工工艺 。 3 涪陵页岩气 田 5口井的现场应用表 明， 低油 水 比油基钻井 液密度在 1 ． 4 5 ～1 ． 6 0 g ／ c ms时油水 比可控制在 7 0 ／ 3 0以下 ， 比该气田以往油基钻井液所 用基础油用量降低 1 5 ， 取得了良好的降本效果。 4 为了进一步降低页岩气商业开发成本 ， 建议 开展油基钻 井液防漏堵漏技 术研 究 ， 着 力“ 量身定 做” 高性能水基钻井液技术 ， 实现页岩气 田低成本 、 绿色开发 。 [ 1 ] E 2 ] [ 3 ] E 4 3 E s ] 参考文献 Re f e r e nc e s 王中华． 国内外油基钻井液研究与应用进展_ J ] ． 断气块气田， 2 01 1 ， 1 8 4 5 33 5 3 7 ． W ANG Zh o n g h ua ．Re s e a r c h a n d a pp l i c a t i o n p r o g r e s s o f o i l b a s e d d r i l l i n g f l u i d a t h o me a n d a b r o a d [ J 3 ． F a u l t B l o c k O i l Ga s Fi e l d， 2 01 1 ， 1 8 4 5 3 3 5 3 7 ． 林永学 ， 王显光． 中国石化页岩气 油基钻井 液技术 进展 与思考 J ] ． 石油钻探技术 ， 2 0 1 4 ， 4 2 4 7 - 1 3 ． LI N Yo n gx u e ， W ANG Xi a n g u a n g ． D