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适用于深层煤岩气水平井的新型井壁稳定剂

李志勇 董浩安 岑昊天 王西江 金星宇 王宗祥 姜玉涛

李志勇,董浩安,岑昊天,等. 适用于深层煤岩气水平井的新型井壁稳定剂[J]. 钻井液与完井液,2026,43(3):324-330 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.004
引用本文: 李志勇,董浩安,岑昊天,等. 适用于深层煤岩气水平井的新型井壁稳定剂[J]. 钻井液与完井液,2026,43(3):324-330 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.004
LI Zhiyong, DONG Hao’an, CEN Haotian, et al.A new borehole wall stabilizer for deep horizontal drilling of CBM[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(3):324-330 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.004
Citation: LI Zhiyong, DONG Hao’an, CEN Haotian, et al.A new borehole wall stabilizer for deep horizontal drilling of CBM[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(3):324-330 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.004

适用于深层煤岩气水平井的新型井壁稳定剂

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.03.004
基金项目: 国家重点研发计划课题“井筒稳定性闭环响应机制与智能调控方法”(2019YFA0708303)。
详细信息
    作者简介:

    李志勇,博士生导师,从事钻井液优化设计、储层保护和钻井废弃物处理等研究。E-mail:lzyktz2198@163.com

  • 中图分类号: TE258

A New Borehole Wall Stabilizer for Deep Horizontal Drilling of CBM

  • 摘要: 为解决深层煤岩气水平井中煤岩与煤矸石界面因性质差异导致的失稳掉块问题,以聚乙烯醇(PVA)、单宁酸(TA)为功能单体,硼砂与氯化铁(FeCl3)为双交联剂,通过优化单体配比(PVA∶TA=1∶1)、合成温度(85 ℃)、反应时间(3 h)、体系pH值(7.5)及交联剂加量(0.1%硼砂、0.25%FeCl3),采用水溶液聚合法制备井壁稳定剂WDJ-1。结合傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)等手段对其结构进行表征,并通过流变性、封堵性、胶结性及抑制性实验评价其性能。结果表明,FT-IR证实WDJ-1中存在O—H、C=O、B—O及Fe—O配位键,单体与交联剂反应充分;SEM显示WDJ-1呈蜂窝状结构,可增加钻井液泥饼致密程度;当WDJ-1加量为2%时,基浆API滤失量从22.4 mL降至3 mL,煤岩-煤矸界面抗剪切强度达0.16 MPa,2 mm缝板封堵压力提升54.5%,泥球48 h吸水率降低10.5%;TGA表明WDJ-1在240 ℃以下热稳定性良好。WDJ-1通过“抑制-封堵-胶结-抗高温”四重协同机理实现井壁稳定,可为深层煤岩气水平井安全高效钻进提供技术支撑。

     

  • 图  1  合成温度、合成时间、pH值条件以及交联剂优选结果

    图  2  井壁稳定剂WDJ-1的红外光谱图

    图  3  煤岩/煤矸添加WDJ-1前后的红外光谱对比图

    图  4  WDJ-1的粒径分布与电镜扫描图

    图  5  井壁稳定剂WDJ-1的热重分析曲线

    表  1  合成单体对生成物API滤失量的影响

    PVA∶TA FLAPI/mL PVA∶TA FLAPI/mL
    室温 120 ℃老化后 室温 120 ℃老化后
    5∶1 6.8 8.4 1∶2 6.8 7.2
    4∶1 6.4 8.0 1∶3 7.2 7.8
    3∶1 6.4 7.8 1∶4 7.6 8.2
    2∶1 6.0 7.4 1∶5 7.8 8.6
    1∶1 5.6 6.4
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    表  2  WDJ-1加量对基浆流变性和滤失量的影响

    WDJ-1/
    %
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    YP/PV
    Pa/mPa·s
    FLAPI/
    mL
    0 3.5 2 1.5 0.75 22.4
    0.5 3.5 2 2.0 0.75 12.4
    1.0 3.5 2 2.0 0.75 10.0
    1.5 4.0 2 2.0 1.00 6.0
    2.0 4.5 3 1.5 0.50 3.0
    2.5 4.5 3 1.5 0.50 2.8
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-12-04
  • 修回日期:  2026-01-28
  • 网络出版日期:  2026-06-12
  • 刊出日期:  2026-06-12

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