石油圈
近年來，頁巖氣的開發在國內外得到了普遍關注。鉆井液技術是頁巖氣水平井鉆井的關鍵技術之一。中國頁巖氣高性能水基鉆井液技術也取得了較大突破，但與國外相比仍有差距。
4 國內頁巖氣水基鉆井液研究概況
國內常規水平井水基鉆井液體系較成熟并成功實踐，但頁巖地層由于微裂縫發育和具有層理性、易水化的特點，因此，常規水平井水基鉆井液技術對于頁巖氣長水平段水平井具有局限性。
2011年4月，中石油首先在位于四川盆地威遠構造的威201-H1井中完成了2823m的垂直鉆井以后再水平鉆井1079m，從而完成了國內第一口頁巖氣水平井。目前國內已完鉆數百口頁巖氣井，但絕大部分均是應用油基鉆井液進行鉆井作業，水基鉆井液在長段水平井鉆井中鮮有報道。
2013年，中石化何振奎報道了一種用于泌頁2HF井的強抑制強封堵水基鉆井液。作者采用多種聚合物復配，并引入抑制性強的聚胺抑制劑提高了鉆井液的抑制性，采用膏狀瀝青、粉狀瀝青和速分散高純度瀝青復配，增加了體系的封堵能力，并成功應用于泌頁2HF井定向段鉆井，但該井段并不是長水平段水平井。
張衍喜等研究了一種適應于頁巖油氣大段泥頁巖的水基鉆井液體系，該體系以聚合物、有機胺等具有強抑制性的處理劑為主，以納米乳液、聚合醇、鋁胺聚合物、瀝青類產品為強封堵性處理劑為輔，加入高效潤滑劑，形成鋁胺聚合物潤滑防塌體系。但該體系只是針對定向段鉆井的探索，并不是針對長水平段水平井。
張軍等針對川西須五段頁巖微裂縫發育、造斜及水平段長、易水化膨脹坍塌的特點，在仿油基鉆井液的基礎上，引入國外的抑制劑、封堵劑、降濾失劑等多種高效處理劑，形成了高性能水基鉆井液體系，在新頁HF-1井進行現場應用，表現出了良好的封堵性、潤滑性和流變性能?？梢钥闯?，該配方的關鍵處理劑均采用國外產品，且新頁HF-1井水平段不到500m。
2014年，勝利鉆井院技術人員研制的多硅基強封堵水基鉆井液技術在頁巖油氣藏水平井東平1井三開段進行成功應用，完鉆井深為3427m，連續鉆遇炭質泥頁巖為625m。該體系具有流變性穩定、井壁封固能力強、潤滑性好、強抑制、環境友好等特點；但該體系鉆進的頁巖水平段不足千米。
2015年，中國石油集團針對頁巖垮塌和摩阻大等問題，成功開發出CQH-M1和DRHPW-1兩套頁巖氣水基鉆井液體系，并在四川長寧-威遠區塊和昭通區塊成功應用數口頁巖氣水平井，水平段均在1500m以上，這是國內頁巖氣長井段水平井首次使用高性能水基鉆井液技術作業成功，實現了國內零的突破。
CQH-M1高性能水基鉆井液體系具有無土相、高效封堵、復合抑制等特點，已開展9井次現場試驗應用，該體系在威遠區塊的應用井深達5250m、井溫最高達130℃、穿越頁巖進尺最長達2238m；在長寧區塊，創造了水平段穿越頁巖進尺、鉆井液浸泡時間等多項紀錄。
中石油鉆井工程技術研究院研制的DRHPW-1高性能水基鉆井液體系具有強抑制、封堵、潤滑性和熱穩定性，基本配方為：1%~2%膨潤土漿+0.2%~1%流型調節劑+2%~4%降濾失劑+2%~3%成膜降濾失劑+2%~4%微/納米封堵劑+2%~5%抑制劑+3%~5%復合無機鹽+2%~5%高效液體潤滑劑+1%~2%復合固體潤滑劑+0.2%~0.5%分散劑+重晶石。在室內同等實驗條件下與國外高性能水基體系、長寧H4平臺現場用油基鉆井液體系進行對比。
可以看出，DRHPW-1與國外公司的高性能水基鉆井液相比，流變性均比較穩定，但降濾失效果最優；DRHPW-1的各性能指標與現場用油基鉆井液相當，高溫高壓濾失量稍高，但能夠滿足頁巖氣水平井水基鉆井液現場施工的設計要求。
DRHPW-1技術在昭通區塊YS108H4-2井首次應用即創造這個地區鉆井周期37.17d新紀錄，固井優質率達100%，井徑擴大率僅為5.71%，現場應用性能見表6。DRHPW-1體系在昭通區塊另一頁巖氣水平井進行全井應用，水平段長達1670m，鉆井液浸泡40余天，起下鉆順利實施、下套管作業等突出效果。
中國石油頁巖氣水平井高性能水基鉆井液的成功應用，為解決頁巖氣開發普遍采用的油基鉆井液成本高、對環境不友好及影響開發效益的技術難題提供了一種新的技術途徑，該技術通過進一步完善配套，將成為頁巖氣開發中油基鉆井液的有效替代技術，可滿足頁巖氣開發的環保要求，提高頁巖氣開發的整體效益。
5 發展趨勢
隨著全球范圍內環保法的制定和環保意識的增強，頁巖氣工業化勘探開發環保壓力增大，高性能水基鉆井液就是為了滿足環保要求應運而生的一種能夠代替油基鉆井液的環保鉆井液體系。
總結頁巖氣高性能水基鉆井液近些年的研究與發展現狀，筆者認為，頁巖氣高性能水基鉆井液要獲得更大的經濟、環境和社會效益，未來需要重點加強以下幾方面的研究：①研制微納米尺寸封堵劑、表面水化抑制劑和高效潤滑劑，以滿足頁巖氣水平井的作業需求；②從源頭出發，研制新型無毒、環保處理劑，以滿足環境保護需求；③使用來源豐富、價格低廉的天然材料，改進工藝并進一步降低鉆井液成本；④研制新型納米處理劑，促進鉆井液技術的快速發展；⑤加強頁巖氣水基鉆井液和地層間的適用性研究，提高鉆井液的綜合性能，以滿足不同地層的鉆井需求；⑥加強室內研究和現場應用的結合，根據生產實際反饋的意見進一步提高和完善頁巖氣高性能水基鉆井液的研制工作。
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