页岩气有效开发的钻井液技术探讨(罗平亚)

1、西南石油大学储层地质与开发工程国家重点实验室有效开发页岩气钻井液技术探讨，罗平亚腾冲，2012年11月，一、前言：有效开发页岩气钻井液技术要求二。低成本在页岩地层中钻规则井眼长水平井的泥浆技术设想。页岩地层井壁的失稳和坍塌应是(压力P坍塌)页岩地层水化对井壁稳定性的影响，泥浆对页岩裂缝作用引起的井壁失稳及其对P坍塌的影响。在页岩地层中以低成本钻规则井眼的长水平井的泥浆技术需要：一、前言：有效开发页岩气的钻井液技术要求。页岩气勘探开发的重要性及其对国民经济和中国能源发展的重大战略意义已成为共识，受到党和国家的高度重视。2009年11月15日，中美两国签署了页岩气领域合作谅解备忘录。2012年3月

2、5日，温家宝总理在十一届全国人大五次会议政府工作报告中指出，中国应“加快页岩气勘探开发研究”。第一，项目建立的基础。2012年3月13日，国家发展和改革委员会、财政部、国土资源部和国家能源局发布了页岩气发展规划(2011-2015)。到2015年，国内页岩气产量将达到65亿立方米，已探明页岩气地质储量6000亿立方米，可采储量2000亿立方米。2012年4月11日，国务院召开常务会议，决定加大页岩气科技研究力度。页岩气勘探开发被列为国家重大项目的重要组成部分，并被列为新的(17或18)国家重大项目。页岩气的有效开发已成为我国的重要需求。众所周知，页岩气含量远低于常规天然气藏，其自身渗透率极低，

3、天然气在页岩中的赋存状态(吸附游离态)也很特殊。因此，现有的各种油气开发技术都无法获得具有工业开采价值的单井产量(每天只能生产几百立方米或几十立方米或无法检测)，因此不可能开发利用。没有获得具有工业开采价值的单井产量的技术(稳定产量约10000平方米/天)，国外提出“以中、长页岩段水平井为基础，采用多级压裂的体积重建技术”，尽可能沿着水平剖面形成裂隙网络，将整个重建岩体切割成几个小块。以井眼轴线为中心，形成柱状疏松层，最大限度地扩大页岩气的排泄面积，大大缩短气体在任何方向进入岩石(人工)裂隙的距离，提高其渗流能力，从而将原来极低的单井产量提高100倍、1000倍和10000倍(初期产量为每天数

4、万平方米，稳定产量约为每天10000平方米)，具有工业开采价值。(已找到有效技术)，在规则井眼和长井段钻水平井的一系列配套技术，有利于在页岩中形成裂缝网络；体积改造压裂形成裂缝网络的配套技术是页岩气有效开发的关键技术。它们与现有的水平井钻井技术和压裂技术有很大不同，并且更加复杂和困难。同时，由于页岩气的单井产量通常较低，这些更复杂和困难的技术要求其应用成本比现有技术低得多。超低渗透油气、致密气、页岩气和煤层气的有效开发技术应确保能在：前有效开发，以提高单井产量和采收率，实现工业价值(日产量和初始产量？万平方米/日，稳定生产几千-1万平方米/日页岩气资源评价(“甜点”评价)技术；中长页岩水平井钻

5、完井技术：水平井分段压裂和体积重建技术：钻完井压裂“工业作业”，10，1。钻井要求和主要技术难点。页岩地层中长井段(1000米至2000米)水平井的低成本钻井为体积重建提供了必要的“平台”。水平井钻井技术是一项成熟的技术，但在页岩中钻长水平井时，其关键技术：轨迹设计、轨迹控制、钻柱设计、技术套管下入和保护、井筒稳定性、摩阻和扭矩分析与降低、井筒净化、低环空循环压降(长水平段在1000米以上，在重泥浆下)、井筒稳定性以及由此引起的各种井下复杂问题已成为实现这一目标的主要技术， 页岩直井的井壁稳定性问题已经基本解决，但对于在页岩地层中钻长井段(1000M2000M)的常规井眼，国内外尚未完全解决。

6、 钻井过程中井壁稳定性问题80%发生在页岩地层段；难点在于：页岩的水敏性带来的问题；随着浸泡时间的增加和倾角的增大，裂缝性地层中微裂缝的发展所带来的问题也越来越严重。这是钻井中的一个主要问题井筒稳定性的所有困难都高度集中，其主要问题页岩地层：的水化抑制没有得到很好(困难)的解决；“甜点”区页岩中发育的微裂缝及微裂缝引起的井壁稳定性没有得到很好(很难)解决；水平井段(1000M2000M)越长，浸泡时间越长，问题越严重。水平井轨迹和方位可能会增加地层坍塌；综合作用增加泥浆密度(抗坍塌)，从而引发一系列问题。井眼稳定性很难，井眼规则更难！油基泥浆用于国外大多数页岩气开发水平井。雪佛龙公司开发了一种

7、硅酸钾基钻井液体系；贝克休斯开发了专门用于页岩的高性能水基钻井液体系；当井筒稳定且不突出时，可以使用低固相不分散钻井液体系。14，油基泥浆可用于在页岩地层中钻长水平井，井眼规则(1000M2000M)。油基泥浆不能使页岩水合并完全抑制它；油基泥浆本身可以堵塞亲水性页岩的细微裂缝(见下页)；合理使用各种油基泥浆堵剂；由于泥浆水化作用，地层坍塌没有增加或没有增加太多，因此可以使用低密度、低粘度油基泥浆来保持井筒稳定和规则。它可以减少摩擦和清洁井筒。15岁。油基泥浆对亲水性地层的物理和化学堵塞：毛细管压力防止泥浆进入裂缝。假设地层完全亲水，ow=50 dycm-1，油基泥浆对裂缝的物理和化学封堵作用

8、(见右图)。对于微米级裂缝，井越浅，封堵效果越强。裂缝宽度越小，封堵效果越强。有问题： 1。我国油基泥浆还没有形成一套完整的配套技术：没有配套的处理剂；没有配套的油基泥浆体系和应用技术；没有配套的安全环保技术；废泥浆回收利用没有配套技术；含油岩屑没有处理技术；油基泥浆录井技术与油基泥浆固井技术不匹配；17，2。很难降低成本和实现低成本；3.环境问题面临巨大压力；摘要：使用油基泥浆可以在页岩地层中钻一口有规则孔的长水平井。但仍需全面组织攻关，在我国形成一整套成熟油基泥浆配套技术后，通过测试是我们的努力之一(相对容易完成)。然而，很难实现较低的成本。只有使用水基泥浆，我们才能在页岩地层中钻有规则孔

9、的长水平井，我们才能真正实现我们的目标。这是我们努力的另一个方向困难重重的主要进攻方向。目前，外国公司同时实现低成本；页岩气有效开发需要克服的关键技术！国内外尚未很好解决的重大技术问题。核心是页岩地层中长水平段的页岩地层的井筒稳定性(以及强制使用高密度泥浆维持井筒稳定性引起的问题)。19、为解决水基泥浆钻页岩时的井壁稳定性问题，我们有一系列经验丰富的配套技术，能很好地解决生产问题(增密、增阻、有效封堵)，但同时也是我们经常遇到的技术问题，因为我们不能完全掌握，特别是在高水敏性页岩地层、裂缝发育的页岩地层，尤其是在其中钻长水平井时。20、20，例如：井壁稳定技术(研究最多、成果最多)页岩井壁稳定

10、的三个要素众所周知：合理的泥浆密度、足够的抑制性和足够的封堵能力；众所周知，决定井筒稳定性的坍塌压力是岩石力学和化学耦合的结果。多少是合理的？够大吗？如何准确测量和评估？够大吗？如何准确测量和评估？)，但他们之间的关系直到现在还没有建立起来。只能是经验的合理应用！21，而在页岩地层中钻长水平井问题的实质是： 1。水平井段井壁地层坍塌压力高于同层直井(一般情况下，水平井高于0，直井可能=0)。2.泥浆的抑制不能有效抑制页岩的水化和膨胀，导致井壁不稳定。然而，长井段水平钻井造成的地层长期浸泡大大加剧了这种影响。要准确评估这种影响的程度和影响程度是不可能的。3.泥浆侵入页岩地层的大量裂缝将大大增加地层的坍塌，从而导致严重的井筒失稳。泥浆密度越大，影响越大，地层的长期浸泡会大大加剧这种影响。要准确评估这