北京金正纵横信息咨询有限公司几种适用于煤层气井的钻井液体系
几种适用于煤层气井的钻井液体系
国内目前用于钻进煤层气储层的钻井液有:优质膨润土钻井液、低固相聚合物钻井液、空心玻璃漂珠钻井液、清水钻井液、无粘土钻井液等，金正纵横通过对各种钻井液的研究对比为您介绍其它几种有效的煤层气井钻井液体系。1、泡沫钻井液体系
通过混合水、表面活性剂和空气(或氮气)来制造泡沫，泡沫具有较宽的粒径分布，可以用于封堵大范围直径分布的的裂缝。泡沫通过架桥来堵塞孔喉，减少钻井液进入储层，从而减少井底压力的传播和钻井液对储层的伤害。
金正纵横认为泡沫钻井液体系也有其自身方面的不足，主要表现在:需要专门的设备来产生泡沫，这些设备往往价格昂贵；在井底压力下，泡沫比较容易被破坏而失去封堵能力。2、Aphron钻井液体系
Aphron钻井液是国外研制的一种新型的具有高剪切稀释性的水基充气泡沫钻井液，已在世界范围内得到广泛应用。
Aphron是由三层表面活性剂所包裹的气核，在表面活性剂中间有一层粘度较高的稠化水层，最外层表面活性剂极性端朝外，使得Aphron与周围水基流体相溶，如图所示。
图表Aphron结构示意图
资料来源：金正纵横根据相关资料整理
加入一种由表面活性剂和聚合物组成的混合物(Aphron稳定剂)改进得到的Aphron稳定
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性增强。Aphron除了有普通泡沫的优点以外，还具有以下特点:（1）相对于普通泡沫，Aphron承压能力更强，特别是改进后的Aphron，在3.5MPa的压力下，直径为250μm的普通泡沫、Aphron以及改进后的Aphron直径都立即收缩到大约150μm，普通泡沫在2min内消失，Aphron至少在10min后才消失，而改进后的Aphron则能稳定30min以上。（2）在井底压力下，Aphrons被压缩，体积很小，对钻井液的密度影响较小，使钻井液处于一个稳定的静水压力和循环压力下，有利于井壁稳定和井控；当Aphron进入地层后，体积开始膨胀，并在钻井液前端聚集封堵地层，保持了井筒压力和地层压力的平衡，减小钻井液向储层的侵入。（3）Aphrons之间以及Aphrons与孔隙裂缝表面的作用力很小，在后期生产中，Aphrons容易从储层中清除，储层渗透率恢复值大。（4）Aphron的生成不需要像空气或者泡沫钻井液那样需要使用压缩机和高压水龙带，使用常规钻井液混合设备在添加处理剂的过程中混入空气即可自发形成Aphrons。
3、超低渗透钻井液体系
超低渗透钻井液体系适用于封堵微裂缝性储层，该钻井液体系的核心处理剂是FLC2000，它是由部分水溶和部分油溶的各种聚合物组成的混合物，具有宽的HLB值。将FLC2000加入到水基钻井液中时，聚合物聚集形成“胶束”，在过平衡压力下，“胶束”立即在煤岩孔喉处形成一个低渗透的封堵层，如图所示。超低渗透钻井液体系具有以下特点:（1）胶束具有宽的粒径分布，可以用于封堵具有较大范围直径分布的的裂缝。（2）以最快的速度形成低渗透的封堵层，阻止钻井液的进一步侵入储层。（3）FLC2000具有宽的HLB值，可用于水基、油基和合成基钻井液。（4）封堵层只是存在于井壁岩石表面，没有深入到储层深部，一旦过平衡压力消失，封堵层就会消弱，生产过程中在储层反向压力作用下，封堵膜就会自动清除，不会永久性堵塞储层。（5）封堵膜具有强的承压能力，可以使地层破裂压力梯度增加，提高井壁的稳定性。
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图表超低渗透钻井液封堵储层示意图
资料来源：金正纵横根据相关资料整理
2005年，北美一口煤层气井采用该超低渗透钻井液体系，完成150m水平井段，顺利钻至设计井深，没有出现严重的泥浆漏失和井壁失稳现象。4、一种新型的煤层气井钻井液
由于煤层渗透率较低，仅仅靠井底压差在储层上面很难形成泥饼，这种新型钻井液的创新之处在于利用煤岩表面强的负电荷，柔性材料通过静电吸附到煤层气储层上，在裂缝上架桥形成低渗透的“表面桥”来堵塞裂缝，如图所示。
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图表新型钻井液封堵机理
资料来源：金正纵横根据相关资料整理
由这些“表面桥”组成的低渗透封堵层，保持了井壁上的压差，减少了井底压力的扩散和钻井液的侵入，从而有利于井壁稳定和储层保护。钻井完成后，通过破胶剂可把“表面桥”清除，储层的渗透性得到恢复。
该钻井液体系已在钻进加拿大西部沉积盆地煤层气水平井中得到使用，取得了好的效果，没有出现井壁失稳和对储层的严重伤害。
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