[行业资讯] 页岩气井塌孔率下降,高粘聚丙烯酰胺护壁方案的 “三重防护” 设计
在页岩气开采中,井壁稳定是保障开采效率与an全的关键因素。页岩气井的地质条件复杂,页岩特性导致其易受多种因素影响而发生塌孔,严重阻碍开采进程。高粘聚丙烯酰胺护壁方案通过独特的 “三重防护” 设计,有效减少了页岩气井的塌孔率,为页岩气开采提供了坚实保障。页岩气井塌孔难题页岩气井相较于常规油气井,塌孔风险更高。页岩具有特殊的微观结构,富含黏土矿物,如蒙脱石、伊利石等。这些黏土矿物遇水后,会发生水化膨胀,导致页岩体积增大,井壁应力失衡。同时,页岩气储层常存在天然裂缝,钻井液滤液容易沿裂缝渗入地层深处,进一步破坏页岩的稳定性。从工程角度看,钻井过程中的机械扰动、钻井液液柱压力波动等,也会对井壁产生不利影响。若井壁失稳塌孔,不仅会导致钻具卡钻,延长钻井周期,增加开采成本,还可能引发an全事故,对人员和设备造成威胁。高粘聚丙烯酰胺的 “三重防护” 设计抑制水化膨胀:高粘聚丙烯酰胺分子链上含有大量极性基团,如酰胺基(-CONH₂)。这些极性基团能与页岩表面的黏土矿物发生强烈的吸附作用,在黏土矿物表面形成一层保护膜,阻止水分子与黏土矿物接触。当水分子试图靠近黏土矿物时,会受到这层保护膜的阻碍,从而抑制黏土矿物的水化膨胀。同时,高粘聚丙烯酰胺分子还能与黏土矿物表面的离子发生交换吸附,中和黏土矿物表面的部分负电荷,减少黏土颗粒之间的静电斥力,使黏土颗粒不易分散,进一步增强页岩的稳定性。增强泥饼质量:在钻井过程中,高粘聚丙烯酰胺能使钻井液中的固相颗粒(如膨润土、重晶石等)更好地聚集和排列,形成薄而致密的泥饼。其分子链的桥联作用可将细小的固相颗粒连接在一起,形成较大的聚集体,这些聚集体在井壁表面堆积,逐渐形成泥饼。薄而致密的泥饼具有较低的渗透率,能有效阻止钻井液滤液进一步渗入地层,减少因滤液侵入导致的页岩强度减少。同时,泥饼还能对井壁起到一定的支撑作用,增强井壁的抗压能力,防止井壁因压力作用而坍塌。提高钻井液稳定性:高粘聚丙烯酰胺可显著改善钻井液的流变性能,使其具有良好的剪切稀释特性。在钻井过程中,当钻井液处于高剪切速率区域(如钻头附近)时,其粘度减少,便于钻井液快速循环,提高钻井效率;当钻井液处于低剪切速率区域(如井壁附近)时,其粘度升高,能够更好地悬浮和携带岩屑,防止岩屑沉淀对井壁造成冲刷。高粘聚丙烯酰胺能增强钻井液的抗污染能力,稳定钻井液的性能。当钻井液受到地层中的岩屑、盐水等污染物影响时,高粘聚丙烯酰胺分子能通过吸附和络合等作用,将污染物包裹起来,减少其对钻井液性能的破坏,保持钻井液的稳定性,从而间接保护井壁。应用xiao果显著在某页岩气田的开采实践中,采用高粘聚丙烯酰胺护壁方案后,页岩气井的塌孔率显著下降。统计数据显示,在未采用该方案前,该气田部分区域的页岩气井塌孔率高达 15% - 20%,严重影响开采进度和经济效益。采用高粘聚丙烯酰胺护壁方案后,井塌孔率降到 5% 以下,部分区域甚到更低。这不仅大大减少了因塌孔导致的卡钻、埋钻等事故,还提高了钻井速度,缩短了钻井周期,减少了开采成本。例如,某口页岩气井在采用该方案前,钻井周期长达 60 天,且在钻进过程中多次遭遇塌孔事故,处理事故耗时较长。采用高粘聚丙烯酰胺护壁方案后,该井钻井周期缩短到 40 天,且整个钻进过程顺利,未发生明xian的塌孔现象,开采效率大幅提高。高粘聚丙烯酰胺护壁方案的 “三重防护” 设计,从抑制页岩水化膨胀、增强泥饼质量和提高钻井液稳定性三个关键方面入手,有效解决了页岩气井塌孔难题,为页岩气gao效、an全开采提供了有力支持,在页岩气开采领域具有广阔的应用前景。