莱州湾地区强抑制防塌钻井液实验研究

摘 要：本文针对莱州湾地区沙河街组地层存在着严重的井眼失稳问题，在钻进过程中经常发生起钻遇卡、下钻遇阻，大段划眼等复杂情况，提出了对强抑制防塌钻井液实验研究，研制出的莱州湾地区强抑制防塌钻井液体系配方抑制防塌能力强、性好，其流变性、滤失造壁性满足工程设计要求。

关键词：莱州湾 强抑制 防塌 钻井液 研究

莱州湾地区沙河街组地层泥岩以伊/蒙混层或伊利石为主的硬脆性泥页岩，发育有微裂缝，部分地层水化性较强，钻井液滤液沿地层微裂隙侵入地层深部时，引起泥页岩的水化膨胀，这一方面消弱颗粒间的胶结力，另一方面水化膨胀产生强大的膨胀压力（水化应力）使井壁失去平衡，导致井壁掉块、坍塌等复杂情况。

1 胜利油田莱州湾地区复杂泥岩地层井壁稳定机理研究

1.1 莱州湾复杂泥岩地层组构

（1）矿物组成分析

选取莱州湾沙河街组泥岩岩样，利用D/max-IIIA X-射线衍射仪，测定其全岩矿物及粘土矿物相对含量。

从表1看出，莱州湾地区沙河街组泥岩岩屑的矿物组成以石英为主，其它依次为方解石、斜长石以及粘土矿物（28%-32%）。

莱州湾地区沙河街组泥岩岩屑的X-射线分析结果表明，沙河街组岩屑粘土矿物均以伊/蒙混层发育为特点，相对含量达到40%，其次为伊利石、绿泥石和高岭石，相对含量分别在35%～49%、6%～23%及8～27%之间，表明沙河街组泥页岩属于硬脆性泥岩。

（2）微观结构电镜分析

利用扫描电镜分析了莱州湾地区沙河街组泥岩岩屑的微观结构特征。

从图1看出，莱87-斜10井2450m沙河街组岩屑构造不是致密，层理和微裂缝较发育，粘土矿物以伊利石和伊/蒙混层为主。

（3）比亲水量测试

泥页岩比亲水量不同于传统的吸水量（即每克泥页岩的吸水量），泥页岩比亲水量即单位表面积上的吸水量，相当于泥岩表面水化膜的厚度，表面水化膜越厚，水化膜斥力越大，可能诱发深层硬脆性泥页岩剥落掉块式垮塌。

实验结果表明，莱州湾地区沙河街组泥岩比亲水量在5.51-9.73 *10-7g/cm2之间，比亲水量随着伊利石含量的增加而增加。比亲水量越大，水化膜越厚，泥页岩颗粒间水化斥力越大，即水化效应导致泥页岩井壁失稳越严重。

2 莱州湾地区强抑制防塌钻井液实验研究

2.1 封堵类防塌剂实验评选

为了有效封堵/固结井壁，最大程度地阻缓孔隙压力传递和滤液侵入，这也是提高井下液柱压力对井壁实施有效力学支撑作用的基本前提。封堵类防塌剂筛选实验结果见表3所示。

从表3看出，封堵类防塌剂FDF-1的高温高压滤失量最低，其封堵造壁防塌性能相对最好。

2.2 泥岩抑制剂评价

莱州湾地区钻进过程中使用水基钻井液体系，地层泥岩水化作用不可避免，水化效应可诱发井壁不稳定问题。常用的页岩抑制剂评价实验结果如表4所示。

从表4看出，WAN的页岩回收率最高，抑制泥页岩水化分散性能最好。

5 结论

现场应用表明体系配方简单，维护方便，具有强抑制性，防塌能力强、性好等特点，缩短了钻井周期，节约了生产成本，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1] 邱正松.井壁泥页岩与水基钻井液作用机理研究[D].石油大学（北京），2001

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[3] ]赵峰，唐洪明，孟英峰，等.微观地质特征对硬脆性泥页岩井壁稳定性影响与对策研究[J].钻采工艺，2007，30（6）：16-18