沁水盆地页岩气地层页岩特征分析和钻井液对策.pdfVIP

学兔兔学兔兔 石油天然气学报 (江汉石油学院学报)2013年 12月第35卷第 12期 JournalofOilandGasTechnology (J．JPI)Dec．2013Vo1．35No．12 沁水盆地页岩气地层页岩特征分析 及钻井液对策 李玉光 (中海油研究总院，北京100027) 崔应中，王荐 (荆州市汉科新技术研究所，湖北荆州434000) 郑铭 ，向兴金 (长江大学石油工程学院，湖北武汉4301oo) [摘要]页岩气是一种非常规油气资源 ，具有储层孔隙度和渗透率低 、岩石黏土矿物含量高和 以裂缝为主 要生产流动通道的三大特征 。国外页岩气开发尤其美 国的页岩气开发技术 已经很成熟，而 国内相关工作 刚刚起步。根据沁水盆地地层页岩特 点和水平井钻井开发方式，提 出了针对性 的油基钻井液井壁稳定关 键技术 (活度平衡技术和微裂缝封堵技术)和井眼清洁技术 (油基钻井液专用流型调节技术和井眼清扫 技术)，这些研 究成果，必然有利于沁水盆地页岩气资源的安全高效开发 。 [关键词]页岩气；油基钻井液；井壁稳定；微裂缝 ； 自吸 [中图分类号]TE254．3 [文献标志码]A [文章编号]1000—9752(2013)12—0105—07 21世纪以来 ，世界经济进入新 的发展周期 ，各国对石油天然气 资源的需求直线上升。面对巨大 的 能源需求 ，世界油气产能建设和生产却相对不足 ，非常规油气资源 日益成为世界各国关注的焦点。非常 规油气资源包括煤层气 (瓦斯)、油砂矿 、油页岩、可燃冰 、页岩气等。其 中页岩气 的开发作为 国内新 的资源增长点正成为 目前各大石油公司关注和研究的焦点。 沁水盆地位于山西省东南部 ，其 中山西组、太原组和上下石盒子组均含有页岩气 ，页岩气资源量丰 富，具有很大的勘探开发价值 。其主要钻井开发方式为水平井和压裂开采 。为确保钻井安全 ，水平井预 计采用油基钻井液体系钻进 。 通过对沁水盆地页岩气地层的页岩岩性进行物化分析和评价试验 ，了解和认识该类页岩的组成结构 特征和岩性特点 ，提出了针对沁水盆地页岩气地层钻井的油基钻井液技术对策。 1 页岩气地层钻井面临的主要问题 页岩气存在于低孑L低渗地层 中，渗透率一般小于 lniD，有 的甚至小于 1FD；孔 隙度很低 ，有的甚 至小于 5 ；油气井开井后 1～6个月 内产量迅速下降，在低产情况下产量稳定时 间长 ；页岩气产层厚 度通常在数百米 ，存在有微裂缝和微裂隙。因此页岩气钻井往往面临以下问题 ：①泥页岩质地硬脆 ，易 掉块、易引发裂缝 ，很容易产生井壁失稳从而影响钻井安全 ；②页岩渗透率低和孔隙小 ，微裂缝和微裂 隙发育 ，会加剧储层 的毛细管 自吸和水锁伤害；③页岩气一般采取分支井和水平井开发，钻井液需要维 持足够的悬浮携岩能力及优 良的润滑性 ；④页岩地层基岩和微裂缝主要存在液相侵入损害风险，尤其是 微裂缝的存在会加剧液相侵害，需要注意储层保护问题 ；⑤页岩气的开发使用的钻井液应考虑环境保护 问题 。 根据调研_】]，美 国页岩气地层钻井液简况如下 ：① 国外页岩气水平井一般使用油基钻井液体系 ，以 保障钻井作业安全 ；②常规定向井可使用水基钻井液体系，根据地层特征不 同，选择相适应的水基钻井 液体系，并采取相对应的钻井液技术措施 ，来保障足够的抑制性能和封堵能力。 [收稿 日期]2013—06—13 [作者简介]李玉光 (1970一)，男，1996年江汉石油学院毕业 ，硕士，高级工程师，长期从事油田化学研究与方案设计工作 。 学兔兔学兔兔 · 1O6 · 石油天然气工程 2013年 12月 2 沁水盆地页岩岩性评价试验 2．1 泥岩全岩和黏土矿物 沁水盆地多个区块获取的泥岩的X射线衍射分析结果显示，页岩主要以黏土矿物和石英为主 ，黏 土矿物体积分数高达 50 ～6O 。地层黏土矿物组分以伊一蒙混层、高岭石和伊利石为主，含有一定量 的绿泥石 ，页岩质地硬脆 ，分析结果见表 l和表 2。