页岩油地层油基钻井液技术

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1、页岩油底层油基钻井液技术渤南罗家地区罗7井区沙三段地层发育有数百米厚的暗色泥页岩，新生界古近系地层被数条北西向延伸的盆倾断层切割，该断层发育地带是泥质岩裂缝储集层的主要发育区，泥页岩层理和裂缝非常发育，钻井过程中极易发生井壁坍塌，预测地层压力系数高达1.75。该区块以往采用直井、定向井钻探沙三下亚段泥页岩储层性能和含油气情况，未采用水平井进行钻探。采用水平井钻进泥页岩地层，施工风险大，钻井和完井工艺复杂，且无已钻井资料借鉴，对钻井液性能的要求很高。渤页平1井、渤页平2井为胜利油田首次以水平井方式钻探非常规页岩油藏的2口重点井，水平

2、段钻进层位为沙三下泥页岩段，针对黏土矿物含量高、微裂缝发育、易发生钻井液滤液侵入的特点，设计并采用了强封堵油基钻井液。分析了2口井的应用效果，获得了一些有益的认识。1钻井液适应性分析1.1地质特征及地层物性渤南区块罗家地区罗7井区沙三下亚段泥页岩储层岩性为深灰色泥岩、灰褐色油泥岩、油页岩不等厚互层。分析后，得出该区块储层具有以下特征：1）储层岩石类型主要为泥质岩类，储层黏土矿物含量较高，要求钻井液具有较强的抑制性，以减少黏土水化膨胀；2）沙河街组地层存在大段油页岩，且层理裂缝发育，沙三段泥质岩中主要存在4种裂缝（即构造缝、层间页理

3、缝、成岩收缩缝和异常压力缝），与致密的泥页岩相比，微裂缝和层理发育的泥页岩储层比表面积更大，钻井液沿层理进入地层内部后，接触地层中黏土矿物水化膨胀的面积增大，更大范围内改变了地应力的分布，加剧了页岩地层的井壁失稳程度，因此要求钻井液具有强封堵性。1.2钻井液的适应性针对渤南区块储层的地质特征及地层物性，从钻井液活度、抑制页岩膨胀试验等方面，分别对水基钻井液和油基钻井液进行了适应性研究。室内测得渤南区块泥页岩钻屑的活度为0.73，聚磺钻井液活度为0.96，胺基钻井液活度为0.88，欠饱和盐水钻井液活度为0.87，油基钻井液活度为0.

4、69。可以看出，油基钻井液的活度低于岩屑活度，因此当油基钻井液和水基钻井液分别与井壁接触时，油基钻井液中的水与地层水的交换较少，更有利于井壁稳定。同时，进行了不同钻井液对渤南区块泥页岩岩屑的抑制膨胀试验，油基钻井液具有水基钻井液无可比拟的强抑制性。结合钻井液活度试验结果，建议渤南区块泥页岩水平段钻进采用油基钻井液体系。2强封堵油基钻井液体系室内研究胜利油田油基钻井液以前主要应用在强水敏性疏松砂岩钻进中，因钻时快表现出维护困难、控油控水能力差的问题。根据渤南区块地质资料及井史资料，为克服地质预测可能出现的高密度、地层流体侵入带来的各

5、种问题，进行了强封堵油基钻井液体系室内研究，重点考察了油基钻井液的乳化稳定性、高温高压滤失量、高密度条件下的流变性能、抗污染能力及封堵性能。2.1柴油基、低芳烃油基钻井液配方及性能通过室内试验确定的柴油基钻井液配方为：0#柴油+CaCl2溶液+3.0%主乳化剂+1.5%辅乳化剂+2.0%润湿剂+4.0%有机膨润土+1.5%CaO+3.0%降滤失剂。通过室内试验确定的低芳烃油基钻井液配方为：精制白油+CaCl2溶液+3.0%主乳化剂+1.5%辅乳化剂+2.0%润湿剂+4.0%有机膨润土+1.5%CaO+3.0%降滤失剂。试验后发现，

6、配制的柴油基钻井液和低芳烃油基钻井液在较高密度和温度下表现出较好的乳化稳定性与流变性，在180°C温度下老化滚动，仍能保持较低的滤失量。2.2油基钻井液的封堵性能进行了普通油基钻井液和强封堵油基钻井液的性能对比试验、泥饼抗压强度试验和压力传递试验。可知：普通油基钻井液的高温高压滤失量为6.5mL，泥饼抗压强度为6.5MPa；强封堵油基钻井液的高温高压滤失量为1.0mL，泥饼抗压强度为12.8MPa。这表明强封堵钻井液体系形成的泥饼致密、强度高，具有良好的封堵性能。压力传递试验中、上、下游压力差基本保持不变，也说明该钻井液具有良好的

7、封堵性能。2.3油基钻井液的抗原油污染性能油基钻井液抗原油污染的性能评价试验结果见表7。由表7可知，随着原油含量的增大，钻井液体系的黏切略有增加，API滤失量基本保持不变，破乳电压有所增大，综合性能比较稳定，这表明油基钻井液在原油加量为15%的情况下仍能保持良好的性能。3钻井液技术难点及工艺措施3.1钻井液技术难点根据强封堵油基钻井液体系的特点，现场三开水平段施工中主要存在以下技术难点：1）泥页岩井壁易失稳。三开长水平段均为泥页岩，层理裂缝发育，棳受机械力和化学作用后极易产生掉块，从而影响工程施工安全。2）高密度油基钻井液性能调控

8、难度大。与水基钻井液处理剂不同，油基钻井液处理剂首先必须具备油溶特性，渤页平1井三开钻井液密度达到1.75kg/L，使用包括重晶石粉在内的常规处理剂前，必须对钻井液体系进行相应的处理，尤其在高密度条件下固相含量高，必须合理调整油水比及处理剂含量，调