罗平煤矿勘探地层复杂,泥页岩和煤层的稳定是最主要的问题。利用XRD(X-ray diffraction)和SEM(scanning electron microscope)技术对该区地层岩心进行微观组构分析表明,该地层伊蒙混层含量高,易引起孔壁不均质膨胀而坍塌;颗粒间接触呈泥质重胶结,岩层微孔隙发育,且易溶残余物多,极易受孔内流体介质侵蚀造成孔壁坍塌。根据以上特点并结合钻井液与孔隙流体之间的驱动原理,研究提出了相应的防塌钻井液体系,通过室内性能测试与防塌试验,以及现场应用的实际效果证明,上述防塌钻井液体系能适用罗平煤矿地质勘探,具有较好的防塌护壁效果。
针对低压力系数孔隙裂隙煤岩储气层钻进过程中的储层损害及孔壁不稳定问题,采用微观分析和试验研究相结合的方法,开展了拥有物/化协同降滤失性能的钻井液体系的研制。分别对由超细惰性材料、化学添加剂配制的钻井液进行API失水试验,并采用扫描电镜分析手段对所形成的泥皮进行微观形貌分析。通过正交试验研制出拥有物/化协同降滤失性能的钻井液优化配方,采用扫描电镜分析手段对其泥皮进行微观形貌分析及性能评价。通过API试验、扫描电镜分析得到了空心玻璃微珠颗粒在泥皮中搭桥形成微米级孔隙发育的空间结构,使基浆滤失量增加;纳米二氧化硅在泥皮中形成的空间结构松散,孔隙率大,导致滤失量随纳米二氧化硅剂量的增加由24 m L迅速增加至50m L。而降滤失剂泥皮光滑致密,能使基浆滤失量由24 m L降低至10 m L左右。最终通过正交试验优化了含超细惰性材料的钻井液配方。研究结果对于揭示超细惰性材料与黏土矿物及降滤失剂的相互作用机理以及低压力系数孔隙裂隙煤岩储气层的快速钻进具有重要意义。
