页岩气作为非常规能源，具有含气量足、产气速率平稳、开采生产周期长等特点，其开发利用价值越来越受到重视。页岩由于天然微裂缝发育，且岩性主要为伊/蒙混层的黏土矿物，脆性大，层理发育，钻井过程中因钻井液滤液***导致页岩解理和近井壁带孔隙压力增加，从而导致井壁失稳问题。因此，本文进行了页岩纳微米级孔缝的封堵评价方法和与页岩孔缝尺寸匹配的纳微米封堵剂的研发，从而解决页岩气钻井过程中井壁失稳的问题。本文分别从国内外页岩井壁失稳机理、封堵理论和纳微米封堵剂研究现状进行调研。首先分析了页岩井壁失稳理论，得出井壁失稳原因除了力学作用以外，钻井液封堵能力又是重要因素;其次对国内外钻井液封堵理论调研，分析了钻井液固相颗粒封堵作用机理;后结合页岩理化性能特征分析，得出油基钻井液中固相颗粒粒径较大，钻井液与完井液，不能对页岩纳-微米级孔缝实施有效封堵的结论。颗粒的尺寸不匹配导致了钻井液滤液***页岩混层，引起井壁坍塌掉块现象产生，钻井液处理，因此需要研究纳微米材料类的封堵剂。
纳微封堵剂在页岩油藏水平井中的应用
目前，页岩油藏多采用水平井钻井方式和后期分段压裂的方式进行开发。由于页岩油藏所钻遇地层多以泥页岩为主，钻井液搅拌器，微裂缝及裂缝较发育，钻井过程中极易出现井壁失稳的情况。因此，在水平段多采用油基钻井液进行钻井，提高井眼的稳定性，来保证钻井完井顺利进行。为进一步提高油基钻井液的封堵能力，尽量避免钻井液滤液对泥页岩地层的***所造成的黏土水化分散等不利情况，研制了钻井液纳微封堵剂，并详细阐述了钻井液纳微封堵剂的研制过程及评价效果。纳微封堵剂加入钻井液后，能有效提高钻井液的封堵能力，降低滤失量，减少油基钻井液的损耗量，而且对钻井液流变性影响较小，完全满足现场使用的目的和效果。现场应用也表明，纳微材料配合油基钻井液使用可进一步保障页岩油藏水平井井眼的稳定性，有利于安全钻井。
目前使用的具有一定强度的封堵剂主要有水泥、环氧树脂、不饱和树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、凝等，但各具有特点，结合项目的要求及各种树脂的性能，灞桥区钻井液，拟采用利用尿素改性的酚醛树脂作为固砂封堵剂，它具有以下特点:初始粘度可调，保证顺利的注入;固化时间可控，保证充足的注入时间;固化强度高，可以有效的稳定断口;体系具有水溶性，不含有固相颗粒，可以有效的进入细小的孔道。优选的固砂封堵剂为尿素改性的酚醛树脂，具有初始粘度可调、固化时间可控、固化强度高、具有水溶性等特点。固砂封堵剂合成的佳反应条件:甲醛加量50%，加量23%，改性剂尿素的加量17%，NaOH加量7%，催化剂间苯二酚加量3%，反应温度60℃，反应时间为120min。
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