井壁稳定的措施包括钻井液的化学作用(抑制和封堵)、钻井液密度以及控制环空压力激动,特别是利用钻井液的化学作用来控制水和离子在页岩中的进出,能起到抑制剂作用非常重要,提高井壁稳定性的方法可以使用甲酸钾从而控制水化应力、孔隙压力和页岩强度。
页岩气水平井钻井可以采用油基钻井液和合成基钻井液,也可以采用强抑制性水基钻井液,其关键是确保井壁稳定、润滑、防卡和井眼清洗。
对于水基钻井液,保证井壁稳定性的关键是提供良好的抑制性和封堵能力。从抑制性方面讲,可以通过减少钻井液滤液的水力流入来减轻页岩的不稳定性;无论对于哪种页岩,都可以通过维持高滤液黏度或采用封堵孔喉的化学剂降低有效页岩渗透率来实现。
对于低渗透性页岩,也还可以通过低活度水基钻井液水相所引起的渗透回流来抵消水基钻井液滤液的水力流动。低活度水基钻井液对稳定有裂缝或微裂缝的页岩也可以见到一定效果,但强化封堵更重要。
采用高含量甲酸钾(KCOOH)、CaCl2和Al3+盐,可以通过页岩脱水、孔隙压力降低和影响近井壁区域化学变化的协同作用,使钻井液产生非常好的井眼稳定作用。
此外,甲酸钾不光在扩大水基钻井液在页岩气水平井钻井中的应用面,在满足页岩气等非常规资源开发的需要的同时,使钻井液体系朝着绿色环保的方向发展。