页岩气水基钻井液抑制剂的抑制性能研究

抑制剂总结一、胺类页岩抑制剂以丙烯酰胺（AM）为主体，与阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵（DMDACC）及2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸（AMPS）和丙烯酸甲（AA）进行四元水溶液聚合。

其作用机理主要是通过胺基特有的吸附而起作用，低分子胺像钾离子一样穿透黏土层，低浓度的胺类解吸附带水化膜的可交换阳离子，通过静电吸附、氢键作用和偶极作用等将黏土片层束缚在一起，阻止水分子进入。

二、强抑制性聚合物组份：①水玻璃(Na2O·nSiO2)；②聚乙烯醇(PV A)；③聚丙烯酰胺(PHP)；④氯化钾(KCl)；⑤腐殖酸钾(KHm)；⑥钠羧甲基纤维素(Na—CMC)；⑦共聚型聚丙烯酸盐(PAC一141)。

三、甲酸盐及其在钻井液中的应用甲酸盐稳定页岩有两种机理：(1)甲酸盐钻井液的滤液粘度高，使水不易进入页岩；(2)没有裂缝的低渗透的页岩地层稳定页岩的作用机理是：页岩相当于半透膜，在高浓度的盐水体系中，自由水较少，水的活度低，其渗透压可使页岩孔隙中水反向流动。

这种反渗透作用使钻井液中的水流向页岩的静流量减小，使得页岩水化降低和毛细管压力上升缓慢。

这些都将使地层压力和近井地带的有效压力增加，这有利于井壁稳定。

四、MEG甲基葡萄糖甙MEG钻井液是一种具有成膜作用的水基钻井液，对页岩具有较好的抑制作用。

MEG钻井液主要是通过半透膜效应、封堵作用、渗透作用及去水化作用抑制页岩的水化分散和膨胀，当钻井液中MEG浓度足够大时，MEG分子吸附在井壁岩石或钻屑表面上形成一层憎水膜，阻止钻井液滤液向地层或钻屑中渗透。

研究表明，MEG浓度大于30％时，其抑制页岩的能力优于浓度为3％的KC1溶液；钻井液中MEG的加量是影响钻井液抑制性的主要因素，并且钻井液中加入无机盐后，无机盐与MEG协同作用使MEG钻井液的页岩抑制能力提高；钻井液中MEG浓度越高，膜效率越好，MEG浓度大于50％时，页岩内水份渗出。

五、硅酸盐体系影响硅酸盐钻井液稳定井壁的因素：①硅酸盐模数：2.8-3.2；②硅酸盐加量：3%-5%；③无机盐含量：硅酸盐与适量无机盐的协同效应，提高了硅酸盐钻井液抑制页岩水化分散的能力；④只有硅酸盐钻井液的PH值保持在11以上,才能发挥其抑制页岩分散的能力。

胺基页岩抑制剂的现状、机理及研究进展【摘要】近年来为解决在油气钻探过程中钻遇泥页岩地层时，泥页岩的水化膨胀导致井壁失稳等问题，开发了一种新型低分子有机胺抑制剂，具有强抑制性和低毒的特点，并以此为基础形成了有机胺钻井液体系；该体系具有抑制性能同油基钻井液相当，同时兼顾了低成本和环保的特点。

本文综述了胺基抑制剂发展现状，阐述了有机胺抑制剂作用机理，介绍了该类抑制剂的研究进展。

【关键词】页岩抑制剂现状机理研究进展近年来有机胺钻井液因具备同油基钻井液相当抑制性且高效环保而备受关注，该体系应用了一种新的低分子有机胺抑制剂。

这种有机胺抑制剂分子量低，每个分子上均含2个以上的伯胺或仲胺基团，抑制能力强，并具有长效抑制作用，且由于分子中没有季铵阳离子，生物毒性低。

研究结果[1]表明有机胺钻井液具有良好的抑制性，提高了泥页岩地层井壁稳定性，解决了泥页岩地层钻井液流变性难控制的难题，实现了环境保护，有广泛应用前景。

本文详细介绍了胺基抑制剂发展现状、机理及研究进展，以对其深入研究有所借鉴。

1 胺基页岩抑制剂现状为解决泥页岩水化膨胀造成的井壁不稳，卡钻等复杂情况，需强调钻井液的抑制性。

目前业内公认以原油或柴油为联系相的油基钻井液，具有很强的抑制能力，但其存在着成本高且对环境有害的缺点。

据此科研人员研制了抑制能力强、环境污染小、生物毒性低的有机胺页岩抑制剂，并以此形成了有机胺钻井液体系。

这种有机胺钻井液抑制能力达到了油基钻井液的水平，同时具有低成本，环保的特点。

胺类化合物作为页岩抑制剂在钻井液中使用已有很长历史，氯化铵最早被使用，但其在较高温度或pH值的环境下易分解失效并释放出氨气。

随后四甲基氯化铵和其他四烷基铵盐抑制剂出现，其氨味较淡，能在1-3%低加量下发挥功效，但与钻井液相容性差和环保问题仍然存在。

直到以氯化胆碱为代表的羟基化四烷基铵盐的使用[2]，这些问题才得以解决。

以上这些铵盐抑制剂分子中仅含单个季铵阳离子，吸附能力弱，抑制性差且有氨味。

页岩气水平井固井技术研究进展页岩气水平井固井技术研究进展随着能源需求的日益增长，页岩气逐渐成为了替代传统石油天然气的重要资源。

水平井作为主要的生产工具，其固井技术成为了页岩气开发中的重要问题。

近年来，国内外学者针对页岩气水平井固井技术进行了研究，本文就其研究进展进行了综述。

一、水泥固井技术水泥固井是目前水平井固井技术的主流方案，其通过注入水泥浆将套管与井壁固定，防止井壁侵蚀和漏失油气。

然而，页岩气水平井中存在的大量细小裂缝会导致水泥浆的染浸，影响其固结力，并产生裂缝，从而使油气渗漏。

因此，国内外学者在水泥固井领域的研究主要围绕水泥改性与水泥浆稳定性。

其中，P. L. Dürig等(2015)提出了一种纳米级碳酸钙在水泥胶凝体中的应用，该技术能够形成更致密、更均匀的水泥固结体，并使固井力度提高60%以上。

另外，A. C. Boivie等(2018)研究了不同温度下水泥胶凝体的强度和耐久性，发现在较高温度下固井效果更佳。

同时，X. Chen等(2019)通过添加聚丙烯酰胺( PAA)改善了水泥浆体的流动性，并提高了固井效果。

二、环氧树脂固井技术除了传统的水泥的固井技术，针对页岩气开发中水泥固井存在的问题，环氧树脂固井技术被提出。

与水泥固井相比，环氧树脂具有更高的渗透性和粘附性，可以更好地填补井壁的裂缝和孔隙。

因此，为了提高环氧树脂固井的效果，国内外学者进行了一系列相关研究。

其中，B. Li等(2016)研究了环氧树脂固井的最佳浓度、固化时间和接触时间，提高了固井效果并减少了漏失。

同时，Q. Zeng等(2018)通过与水泥固井技术的组合应用，有效地提高了固井的完整性和耐久性。

三、石墨烯增强固井技术石墨烯具有极高的强度和导电性，其与水泥等材料的复合可以有效地加强其力学性能。

因此，石墨烯增强固井技术被提出，并取得了一定的研究进展。

例如，L. Huang等(2019)研究了石墨烯在水泥浆体中的添加量，发现当石墨烯/水泥比例为0.25%时，固井力度可提高71.6%，漏失率降低至0.8%以下。

页岩气钻井工程中的钻井液技术页岩气是当前我国绿色可持续发展战略支撑下的，一项绿色能源热点开发工程。

我国贵州省遵义市正安县有着储量丰富的页岩气资源，是我国绿色能源开发的重要地点之一。

本文就围绕这一地区的页岩气钻井开发工程中的钻井液技术，展开了相关探讨和分析。

标签：页岩气;钻井工程;钻井液;技术分析引言钻井液技术是当前国际上开采页岩气的关键点，是保证页岩气开采过程中提高钻井效率和保障紧闭安全的重中之重。

随着我国绿色可持续发展战略对绿色能源开发的力度加大，钻井液技术在页岩气的开采中受到了越来越多的关注。

本文就贵州省遵义市正安在页岩气的开采过程中的钻井液技术进行了分析和探讨。

一、针对遵义正安页岩气钻井的简介随着我国新时期绿色可持续发展战略在社会发展中的不断实施，在极大程度上改变了我国工业发展和社会发展对能源类型的针对性，随着天然气等绿色能源在社会发展中的应用力度不断扩大，我国也加大了对该类能源的探索和开发程度。

而在这其中页岩气就是以多种形态汇聚并存在的一类天然气，为响应我国绿色可持续发展战略和促进经济发展的需求，存在广大面积页岩气的遵义正安县，对页岩气的钻井开发技术和储层压裂改造技术，以及水平井等多方面进行了重点开发和研究，而通过广泛的页岩气开发实践证明，水平井是当前形势下开发的主要方式。

但依托于当前科技的页岩气开发技术在实际操作中，仍有着一系列亟需解决的问题存在，其中地层污染、摩阻以及卡钻和井壁坍塌是其中的重点问题。

针对这些问题在施工过程中，工作人员可以利用欠平衡气体钻井技术和钻井液技术，来防止页岩水化和促进页岩气开发工程顺利进行。

其中钻井液技术在实际应用中对页岩气气钻井的实际效率和储层保护有着极大的影响[1]。

二、在页岩气开发过程中利用钻井液技术时应解决的相关问题（一）利用相关技术对岩屑进行清理在实际的页岩气开发过程中对水平井井眼进行清理是一项非常重要的工作，但是因为水平井井眼清理难度大，受岩屑重力影响和水平段页岩坍塌以及经验空间较小和泵压较高等众多因素的影响，导致这一工作环节在实际实施过程中增加了许多难度。

当代化工研究Modern Chemical Research4本刊特稿2021・03环保型页岩抑制剂SG I-1的合成与性能研究★屈沅治1程荣超1张志磊1张坤彳王韧I杨峥1（1.中国石油集团工程技术研究院有限公司北京1022062.安东石油技术（集团）有限公司北京100102）摘耍：针对页岩地层钻井作业过程中井壁失稳的难题，以自然界资源丰富的木质素为原料，利用(3-氯-2-径丙基)三甲基氯化鞍对其进行季钱■化改性制备了一种抑制性和环保性兼顾的水基钻井液页岩抑制剂SGI-1.通过线性膨胀实验、页岩滚动回收实验评价了抑制剂SGI-1的抑制性；通过接触角实验、水活化度实验及Zeta电位实验对SGI-1抑制机理进行分析；对SGI-1生物毒性及对钻井液性能的影响进行评价。

结果表明：抑制剂SGI-1加量为2.0%时，16h后页岩滚动回收率为94.10%、线性膨胀率5.81%,优于2.0%聚胺；SGI-1可以改变岩石润湿性，页岩接触角由20.4。

增大至69.9°;SGI-1可以降低水活度，增强抑制剂对自由水的束缚程度；SGI-1表面所带的阳离子基团可以与黏土颗粒吸附，并在其表面形成疏水膜减少钻井液滤液侵入。

此外，SGI-1与钻井液具有较好的配伍性、较低的生物毒性，对钻井液流变性及失水造壁性影响较小。

关键词：页岩抑制剂；井壁稳定；木质素；绿色环保；季镀盐中图分类号：T254文献标识码：AStudy on Synthesis and Performance of Environment-friendly Shale Inhibitors SGI-1 Qu Yuanzhi1,Cheng Rongchao1,Zhang Zhilei1,Zhang Kun2,Wang Ren1,Yang Zheng1(PC Engineering Technology Research Institute Co.,Ltd.,Beijing,1022062.Anton Oilfield Services(Group)Co.,Ltd.,Beijing,100102)Abstract:To solve the p roblem ofwellbore instability in shale f ormation drilling,in this p aper,(3-chloro-2-hydroxypropyl)trimethylammonium chloride was used to quaternize lignin to prepare a shale inhibitor SGI-1of w ater-based drilling f luid,which had both excellent inhibition and good environmental p rotection.The inhibition of S GI-1was evaluated through linear swelling test and shale rolling recovery test;the inhibition mechanism of S GI-1was investigated through contact angle test,water activation experiment and Zeta potential experiment;and the biological toxicity of S GI-1 and its impact on drilling f luid p erformance were evaluated.The results showed that when the dosage was2.0%,the shale rolling recovery rate after 16hours was94.10%,and the linear swelling rate was5.81%t which were better than2.0%polyamine.SGI-1could change the wettability of the shale.The contact angle of t he shale increased f rom20.4°to69.9°;SGI-1could reduce water activity and enhanced the binding degree of i nhibitors to f ree water;the cationic groups on the surface of S GI-1could be adsorbed on clay p articles.And then a hydrophobic f ilm was f armed on the surface to reduce the p enetration of d rilling f luid f iltrate.In addition,SGI-1had good compatibility with drilling f luids,low biological toxicity,and had little effect on the rheology andfilter loss properties of d rilling f luids.Key words t shale inhibitor^wellbore stability；lignin；environmental p rotection；quaternary ammonium salt在页岩地层钻井作业过程中经常遇到诸多复杂情况，井壁失稳仍是最难解决的问题之一油基钻井液可以有效抑制页岩的水化作用，但是油基钻井液因毒性大、处理成本高等问题，其受到了应用限制炉％因此，研究更实用、更环保的水基钻井液体系十分必要，而水基钻井液研究的重点和难点是开发强抑制性页岩抑制剂。

新型页岩气储层保护剂 SDME-2的制备及特性董兵强;邱正松;王伟吉;钟汉毅;宋丁丁【摘要】页岩气钻探开采过程中,钻井液滤液侵入页岩储层易导致严重的水敏损害和液相圈闭,严重影响了页岩气地层钻井安全及页岩气产能。

针对页岩气储层特性及储层损害主要因素,基于纳米乳液制备理论及页岩储层保护基本原理,利用Gemini 季铵盐型表面活性剂 GTN、Tween80、正戊醇和正辛烷作为主要原料,制备出了纳米乳液储层保护剂 SDME-2。

性能评价结果表明,SDME-2具有超低的界面张力,可使页岩表面由水湿转变成中性润湿,显著降低岩心残余水饱和度,提高超低渗页岩岩心渗透率恢复值,降低储层水锁伤害；可显著降低页岩对甲烷的吸附量,有利于甲烷分子的低压解吸。

以纳米乳液 SDME-2作为储层保护剂,构建了页岩气储层保护水基钻井液。

性能评价结果表明,该钻井液流变性良好,抑制性强,具有优良的储层保护性能。

%Water sensitive damage and liquid trap caused by water-based drilling fluid invasion are very prominent problems in the process of shale gas drilling and exploitation,which seriously affect drilling safety and production of shale gas well. According to the shale gas reservoir characterization and reservoir damage factor,based on nanoemulsion theory and basic reservoir protection principle,a novel nanoemulsion agents named SDME-2 were developed by employing Gemini hyamine surfactant GTN,plus Tween 80,n-amyl alcohol and n-octane as major raw materials.The results showed that the novel nanoemulsion agent could effectively reduce the surface tension of external fluid,increase contact angle,decrease water saturation in core,and increase recovery of low permeability reservoir permeability.The novel nanoemulsion agent wasalso conducive to shale gas desorption.Taking the newly developed shale gas reservoir protection agent as one of primary treatment agents,a new type of water-based drilling fluid for shale gas reservoir protection was developed and its performance was good.【期刊名称】《石油化工高等学校学报》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】6页(P61-65,79)【关键词】纳米乳液;储层保护;页岩气;水基钻井液【作者】董兵强;邱正松;王伟吉;钟汉毅;宋丁丁【作者单位】中国石油大学华东石油工程学院，山东青岛 266580;中国石油大学华东石油工程学院，山东青岛 266580;中国石油大学华东石油工程学院，山东青岛 266580;中国石油大学华东石油工程学院，山东青岛 266580;中国石油大学华东石油工程学院，山东青岛 266580【正文语种】中文【中图分类】TE254页岩气是一种重要的非常规天然气资源。