一种钻进页岩用无土甲酸钾水基钻井液技术领域
本发明涉及一种钻进页岩用无土甲酸钾水基钻井液，具有较强的的抑制水化分散和封堵
效果，特别适合于微裂缝发育的页岩长水平井段的钻进。
背景技术
针对页岩气的成藏特征，页岩气开发以浅层大位移井、丛式水平井布井为主。由于页岩
地层裂缝发育、水敏性强，在长水平段钻井中，不仅容易发生井漏、垮塌、缩径等问题，而
且由于水平段较长，还会带来摩阻、携岩及地层污染等问题，从而增大了产生井下复杂情况
的几率。因此，在页岩气水平井钻井中解决井壁稳定、降阻减摩和岩屑床清除等问题就成为
钻井液选择和设计的关键。
目前国内外页岩气井普遍采用油基钻井液，由于油基钻井液可提高水湿性页岩的毛细管
压力，防止钻井液对页岩的侵入，通过使用油基钻井液和合成基钻井液，可以有效地解决井
壁不稳定的问题。但即使采用油基钻井液，对裂缝或层理发育的页岩地层，还必须强化封堵，
以减少液体进入地层造成的压力传递(阻断流体通道)。油基钻井液在润滑、防卡和降阻作用
方面有着水基钻井液无法比拟的优势，可以避免滑动钻井时的拖压问题，这也是其广泛应用
的根本原因所在。但由于油基工作液使低渗透油层和气层的润湿性改变而造成伤害,使储层渗
透率大为降低，从而降低油井产量。
相比油基钻井液的优缺点水基钻井液优点有：①环保；②天然气浸易发现；③温度对流
变性影响较小；④成本相对低；⑤遇井漏容易处理等。缺点有：①井壁稳定性差；②热稳定
性相对较差，易于高温凝胶化；③抗污染性差(固相及CO2、H2S气体污染)，维护处理工作量
大；④润滑防卡能力不足。因此，研制一种能适用于页岩地层的新型水基钻井液替代油基钻
井液能够解决井壁稳定、储层污染等问题则是目前页岩气钻井的关键技术，也是国内外页岩
钻井的难点所在。
发明内容
本发明的目的是：为了克服使用水基钻井液钻进页岩地层时井壁失稳问题，抑制页岩地
层水化坍塌，能有效封堵页岩微纳米孔缝，为此特提供一种钻进页岩用无土甲酸钾水基钻井
液。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钻进页岩用无土甲酸钾水基钻井液，
其特征是制备该钻井液所用原料的各组分及其含量为，其中质量单位为克：
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氢氧化钠配成质量百分浓度为40％的溶液调节体系pH值为8.5。
制备上述钻井液体系所用黄原胶、增粘剂80A-51、甲酸钾、降滤失剂CG810S-P、碳酸钙、
氧化钙、润滑剂R-16、聚乙二醇、乳化石蜡、纳米碳酸钙均为市场上销售产品，购置时严格
按行业标准或企标检验，合格者才能使用。具体见表1。
表1一种页岩用无土甲酸钾水基钻井液基本原料明细表
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本发明提供的页岩用低密度水基钻井液与现有所使用的页岩钻井液体系相比有益效果：
①相比油基钻井液环境污染小；②具有较强的抑制封堵能力；③能有效降低坍塌压力；④温
度对流变性影响较小；⑤成本相对低；⑦遇井漏容易处理等。
具体实施方式：
下面结合具体实例对本发明作进一步的说明
实施例1：一种钻进页岩用无土甲酸钾水基钻井液的制备方法是：
先量取1000克的自来水在低速500r/min电动搅拌下加入15克黄原胶搅拌6分钟，再加
入5克增粘剂80A-51搅拌5分钟，加入380克甲酸钾搅拌10分钟，加入10克降滤失剂
CG810S-P搅拌5分钟，加入0.5克氧化钙搅拌5分钟，加入50克碳酸钙(颗粒粒径为37.5
μm：12μm：6.8μm＝1:3:1的混合粉末)搅拌15分钟，加入20克润滑剂R-16搅拌5分钟，
加入50克聚乙二醇搅拌5分钟，加入30克乳化石蜡搅拌10分钟，加入纳米碳酸钙(颗粒粒
径为80-200nm)10克在8000r/min下搅拌5分钟，用NaOH配制成质量浓度为40％的碱液，
调整体系pH为8.5，搅拌1小时后制得密度为1.20g/cm3页岩用无土甲酸钾水基钻井液。
实施例2：抑制性评价
采用XGRL－2型滚子加热炉对本发明钻井液体系进行了滚动回收率测定。
表2无土甲酸钾水基钻井液体系滚动回收率实验结果
钻井液配方
实验条件
回收质量(g)
回收率(％)
清水+50g红层土
105℃/16h
5.64
11.28
低密度水基钻井液体系+50g红层土
105℃/16h
47.92
95.84
注：1)红层土为四川红层土岩屑，页岩露头为长7页岩露头，均为6～10目，回收率为过40目回收率；2)表中结
果均为2次实验数据均值。
表3水基钻井液体系线性膨胀性实验结果
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注：1)岩芯为膨润土(配浆土)压制成型；2)滤液为体系热滚105℃/16h后压出的滤液；3)表中结果均为2次实
验数据均值。
由表2、表3该页岩低密度水基钻井液的滚动回收率及线性膨胀率实验可知，滚动回收
率达到95％以上，16h线性膨胀率只有22.56％具有较好的抑制水化分散及膨胀性。