基于疏水型纳米二氧化硅的页岩气盐水钻井液

来源：钻井液与完井液杂志2016年第4期北京时间：

作者：应春业,李新亮,杨现禹,蔡记华,段隆臣

单位：1. 中国地质大学(武汉)工程学院, 湖北武汉 430074;；2. 中国石油大学(北京)石油工程学院, 北京 100083；

摘要：由于页岩地层层理和裂缝发育，且具有水化性，因此在钻井作业中常面临井壁稳定、降摩减阻、岩屑清除等难题。为此，优选了疏水型纳米二氧化硅作为泥页岩封堵剂，以减少水分侵入，抑制泥页岩水化膨胀。通过钻井液常规性能测试、扫描电镜分析，评价了不同纳米二氧化硅对盐水钻井液的影响。结果表明：①疏水型纳米二氧化硅具强疏水性与强吸附性，能吸附在泥饼上，形成纳米颗粒隔水层，有效降低滤失量；②纳米二氧化硅加量为1%~3%时，疏水型固体纳米二氧化硅可使钻井液滤失量降低48.7%，疏水型纳米二氧化硅分散液可使钻井液滤失量降低41.67%，但固体颗粒易团聚，易失去纳米颗粒特性；③在180℃、NaCl含量25%、分散液加量3%条件下，钻井液滤失量为8.2mL；在室温~180℃下，钻井液水活度稳定在0.815~0.849，页岩膨胀率在4%左右，具有较强的抑制性；钻井液的润滑系数稳定在0.11~0.12，润滑性能较好。综合考虑滤失量、稳定性和性价比等因素，选定基于3%疏水型纳米二氧化硅分散液和25%NaCl的钻井液体系为最优配方。

关键词：页岩气, 盐水钻井液, 疏水型纳米二氧化硅, 封堵剂

基金资助：

国家自然科学基金项目“纳米架桥材料在低孔低渗煤层气藏钻完井过程中的暂堵机理研究”（41072111）；中国石油科技创新基金项目“纳米材料增强页岩气水平井井壁稳定性的作用机理研究”（2014D-5006-0308）；湖北省自然科学基金重点项目“水基钻井液增强页岩气水平井井壁稳定性的理论与方法”（2015CFA135）；国家级大学生创新创业训练计划项目“基于纳米材料的页岩气水平井抗高温盐水钻井液体系研发”（201410491046）。<