倪双双
中石化中原石油工程有限公司技术服务公司
摘要 页岩气水平井和页岩油水平井钻井过程中受粘土水化分散膨胀因素的影响，水基钻井液应用受到极大的限制。油基钻井液因其具有的良好抗温与抗盐膏特性，以及良好的井壁稳定特性，使其广泛应用于页岩气水平井和页岩油水平井。油包水钻井液和无土相油基钻井液是现场广泛应用的两种油基钻井液，在东北和焦石坝钻井区域取得良好效果，确保了安全优质高效钻井。
关键词：油包水 无土相油基 钻井液工艺 泥页岩水平井
作者简介：倪双，2007年毕业于河南工业大学视觉传达专业，工程师，现任中原石油工程有限公司技术服务公司钻井液分公司钻井液综合管理工程师，地址：河南省濮阳市华龙区苏北路14号，邮编：457001
1 概述
页岩气水平井和页岩油水平井的开发已成为国家战略的重要部分。受粘土水化分散膨胀因素的影响，钻井过程中水基钻井液应用受到极大的限制。油基钻井液具有的良好抗温与抗盐膏特性，以及良好的井壁稳定特性，使其广泛应用于页岩气水平井和页岩油水平井。东北和焦石坝钻井区域主要应用的油基钻井液包括油包水钻井液和无土相油基钻井液，现场应用效果良好，有效抑制了水敏性泥页岩的井壁坍塌，有效改善了井眼润滑和悬浮带砂，有效提高了钻井液抗温抗污染能力，确保了安全优质高效钻井。
2 油基钻井液技术
2.1油包水钻井液技术
2.1.1技术出发点：解决水敏性泥页岩地层坍塌问题，达到安全钻井的目的。
2.1.2技术特性：井壁稳定，井眼润滑，抗高温，抗离子污染。
2.1.3技术内容：
①配方：基液(0#柴油)+3-5%主乳化剂+3-5%辅助乳化剂 +2-3%有机土+3-5%油基降滤失剂+3-5%生石灰粉 +2-3%超细钙+1-3%油基封堵剂+重晶石，油水比:75:25-80:20。
②配制:清水清洗循环系统及上水管线；根据试验数据，罐内加入柴油，开始循环；加入主乳、辅乳，搅拌30分钟；经混合漏斗加入有机土，搅拌30分钟；加入CaO，搅拌30 分钟；加入降滤失剂及封堵剂，搅拌 30 分钟；混入老浆，搅拌均匀；按油水比例，将25%氯化钙水溶液用泥浆枪打入油相体系中；加入重晶石至设计密度；按规定测定其流变参数、滤失量、油水体积比、抗温稳定性和水相化学活度等性能，确保其达到要求。
③维护与处理:性能测定，每1h测定一次密度和漏斗粘度，每12h测定一次流变参数和滤失量，每24h测定一次高温高压滤失量、固相含量分析、含水量、碱度和破乳电压等参数；密度调控，采用基油稀释和清除有害固相来降低密度，优质重晶石加重来提高密度；流变性调控，通过降低油水比，在增大水含量的同时补充足够的乳化剂，增大亲油增粘剂等亲油胶体的含量，加入加重剂等惰性材料来提高粘切；通过增大油水比，即增大基油的含量，利用固控设备及时清除钻屑等措施降低粘切；滤失量调控时，当滤液中油水共存时，补充乳化剂和润湿剂，当滤液中不含水时，应补充各种亲油胶体含量；通过及时补充乳化剂和润湿剂，及时调整油水比进行乳化稳定性调控。
2.2 无土相油基钻井液技术
2.2.1技术出发点：解决含土相油基钻井液在高密度条件下暴露出的流变性差、起下钻不畅、易发生压差卡钻、易诱发井漏等难题。
2.2.2技术核心：合成油溶性聚合物结构剂替代有机土，合成聚合物降滤失护壁剂替代原氧化沥青降滤失剂和部分防漏剂。
2.2.3技术特性：流型好，利于低泵压下实现高排量，有效传递钻头水马力和提高机械钻速;核心处理剂为油分散型高分子聚合物，不含高粘滞性有机土和沥青；高密度状态下润滑性能佳。
2.2.4技术内容：
①配方：基础油+3-5%结构剂+3-5%液乳+1-2%固乳+3.0%CaO+2-4%降滤失剂+重晶石
②性能：油水比80:20，T<150℃，ρ：0.9～2.2g/cm3，YP/PV：0.15～0.40，ES：500V
③维护：通过改变结构剂加量、油水比等调节流变性能；通过调整乳化剂加量，通过增加结构剂和降滤失剂提高外相粘度保持乳状液稳定性；通过调整降滤失剂加量，提高乳液稳定性控制滤失量；通过强化四级固控设备的使用率，尽可能使用180目以上筛布来清除有害固相；碱度(1.5～2.5ml)控制，油基钻井液的碱度是反映体系中的石灰剩余量，在钻井过程中，每天检测碱度并根据其需要添加石灰，以补充消耗；油水比(80：20)的调整，根据检测油水比进行调整，需要加水就加25%氯化钙水，含水多时可以把部分循环浆转到配浆罐里干加氯化钙，搅拌均匀后补充到循环浆中。
3 现场应用
3.1油包水钻井液技术应用
油包水钻井液技术广泛应用于东北页岩油水平井和焦石坝页岩气水平井中，现场应用效果良好，
①吉页油1HF井是部署于松辽盆地中央坳陷区长岭凹陷大情字井构造的一口页岩油水平中，完钻井深：3978.00m。油基钻井液应用于青一段泥岩地层，井段2512m-3978m，密度：1.6g/cm3,破乳电压：> 600V。固相控制方面，使用高效振动筛和除泥除砂器的基础上，采用双离心机(高转速2800rpm～3300rpm；低转速＜1800rpm)串联使用，清除固相颗粒，回收重晶石；每200m～250m进行一次短程起下钻，随水平段增加可加密短程起下钻，破坏岩屑床，清洁井眼。
②焦页12-4H井完钻井深4720m，油包水钻井液应用井段2377～4720m，水平段最长2130m，为中石化陆上页岩气井水平段最长记录。水平位移2545米，水平段的储层为有机质泥页岩，应用油包水钻井液，长水平段施工中无憋泵、脱压、卡钻现象，井壁稳定、摩阻低、钻速快，电测通井下套一次成功。
3.2无土相油基钻井液技术应用。
焦页47-6HF井完钻井深5217m，水平位移2493.69m，水平段长1537m，最大井斜97.5°。三开应用无土相油基钻井液，基础配方：油水比8:2，4%液体乳化剂+2%固体乳化剂+4%结构剂+3%合成降滤失剂+3%CaO+重晶石。主要应用效果：流变性好、黏度低、滤失量小，长水平段固相含量上升较快的情况下性能保持稳定；具有较好的固壁封堵能力，三开井眼规则、水平段井径扩大率1.1%，在没有加入其它封堵防漏材料的情况下，每米正常损耗保持在0.066 m3/m，较好的抑制了钻井液地层损耗，；润滑性好、定向顺利，通井上提摩阻15-20t、下放摩阻10-14t，下套顺利一次成功；提速明显，采用返修螺杆全水平段6-8t低钻压钻进的情况下，机械钻速依然保持7min/m。
4 几点认识
（1）油基钻井液在页岩气水平井和页岩油水平井钻井过程中发挥着举足轻重的作用，可有效抑制水敏性泥页岩的井壁坍塌，有效改善井眼润滑和悬浮带砂，有效提高钻井液抗温抗污染能力，可确保安全优质高效钻井。
（2）破乳电压是油基钻井液稳定性的重要指标，通过发挥主辅乳化剂的主导作用来确保其至少大于300以上，维持在600左右最佳。
（3）高粘滞性的有机土和沥青不利于机械钻速的提高，应完善其工艺，减少有机土和沥青的使用。