度的恢复，从而造成渗透率的损失(即所谓渗透性滞后现象)。钻井过程中的压力变化，很可能引起煤层发生这种变化。
钻井压力变化对储层的伤害，通常有两种因素造成：一种是钻井液压力有变化；第二是钻柱压力有变化；下钻时引起的压力激动，也会加剧这种伤害。因此，钻井过程中应尽量避免压力突变，采用平衡钻进。[7]
4.4.1煤层气藏羽状水平井井壁稳定技术分析
保持煤层井眼稳定是羽状水平井钻井钻井的前提条件。钻井过程中煤岩坍塌可能带来三个方面的危害：①影响钻井安全，造成起下钻遇阻卡事故；②井径直径严重扩大，在煤岩局部形成“大肚子”和“糖葫芦”井眼，严重影响带砂效率。
煤系地层坍塌主要原因是割理、裂隙发育，岩石脆性大、强度低，在地层应力作用或其他外界因素影响下很不稳定。
另外由于煤岩微裂隙发育，比表面积巨大，并含有较多亲水、亲油表面，吸液能力强，同时，钻井液向煤岩的滤失不可避免，滤液进入煤岩后对煤岩的影响有以下几方面：①毛细管效应：煤岩节理、微裂隙和孔洞极其发育，比表面巨大，毛细管效应突出，对亲水表面，水在毛细管力作用下深入裂缝和孔洞，削弱了煤岩大分子之间的氢键和范德华力，并润滑了裂缝，引起煤岩内聚力降低，裂缝张开，使煤岩破坏；②水化膨胀作用：煤岩吸水后产生膨胀，煤的抗拉强度低，弹性模量小，煤中丝质体和镜质体各自独立，非均质性强，水化膨胀导致局部应力集中，引起剥落掉块。
钻井液密度对井壁稳定有较大的影响。若钻井液密度过低，因煤岩抗拉强度和弹性模量小，会引起构造应力释放，使煤层沿节理和裂缝崩裂和坍塌。若钻井液密度过高，水在压差作用下楔入煤层，将裂缝撑开使煤层坍塌。[8]
4.4.2稳定煤岩井壁钻井液技术对策
① 合理的钻井液密度。煤岩强度低，钻井液的密度不要过大，大了会压裂煤层，也不要过小，小了会造成应力释放，使煤层沿节理和裂缝崩裂坍塌；
② 钻井液具有强封堵能力及优良造壁性。钻井液滤液进入煤层层理和裂缝中易引起煤岩强度降低，良好的封堵能力是液柱压力有效支撑、减少滤液进入煤层的先决条件；
③ 优化钻井液流变参数。钻井液粘切不宜太低，否则在井眼内形成紊流，对井壁冲刷能
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力增强，容易造成煤层坍塌，携砂能力减弱。粘切太高，井下波动压力增大，又容易引起井壁煤块的松动，不利于井壁稳定。合理的流变性既满足携砂要求又能减少对井壁稳定的不利影响。
4.4.3理论预计可行的钻井液技术
① 快速封堵钻井液技术。配合使用PAC141、HMP-21和FT346降低失水，稳定井壁，用超细CaCO3封堵地层，阻止钻井液滤液过度渗入地层，减少钻井液滤液对地层的损害。
② 钾基无固相钻井液。适用于充气欠平衡钻井，能减轻或避免钻井液对储层的侵入和损害，并有效抑制页岩地层和易剥落掉块的伊利石页岩地层。
4.4.4合理控制钻井液体系对煤气层的影响
钻井液密度对煤层井壁稳定性有较大的影响。所以需要找出既要满足维持井壁稳定的要求，又不能以伤害储层为代价的钻井液体系。因此选择合适的钻井液体系、控制适当的性能参数和保持合理的流变性是钻井过程中稳定煤层的重中之重。
(1)、合理的钻井液密度
煤岩强度低，受钻井液及其滤液浸泡后强度进一步下降，所以钻井液的密度不要过大，否则会压裂煤层；也不能过小，否则会造成应力释放，使煤层沿节理和裂缝坍塌。合理钻井液密度要根据煤岩物理力学参数、煤层压力、煤层地应力等参数综合分析计算后确定，同时要考虑泥页岩夹层的稳定问题。同时要求钻井液密度不要大幅度改变。根据韩城地区3号撑和5号。煤层的储层压力预测，选择钻井液密度要≦1.15g／cm3，煤层段更要≦1.05g／cm3。
(2)、维持尽可能低的钻井液滤失量
煤系地层中的煤岩微裂缝中含有少量的非煤组分，上下夹层中的炭质泥岩等都对水有很强的敏感性，易吸水溶胀或溶解。因此严格控制滤液进入煤系地层是保证煤岩稳定的重要因素。
(3)、良好的滤饼或胶质充填有利于煤岩稳定
煤岩节理、割理以及裂缝的存在，决定了煤岩具有很好的缝隙特性，钻井液滤液容易进入缝隙中造成井壁失稳和垮塌，所以在钻井液中加入的胶质组分，充填在缝隙中堵塞滤液继续进入煤岩内部，同时在煤岩表面形成良好的滤饼，保持煤岩稳定。
(4)、维持钻井液具有良好的流变特性
钻井液流变性对稳定应力敏感地层如煤系地层等有重要作用。若钻井液流变性差，黏度和切力过高，环空循环的流动阻力大，容易激发煤岩的应力发生变化，引起井壁失稳垮塌；若钻
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井液粘切太低，在井眼内形成紊流，对井壁的冲刷能力增强，容易造成煤层坍塌，同时钻井液携砂能力减弱。在实际钻井过程中保持粘度在20s左右。
(5)、良好抑制性
煤岩中粘土矿物含量虽然很低，但泥页岩夹层粘土矿物含量高，水化分散和膨胀性较强，抑制性差的钻井液滤液进入泥页岩会产生水化膨胀压，改变井周应力分布，诱发或加剧井壁失稳，泥页岩坍塌会导致煤岩坍塌，二者相互影响、相互促进。因此，要求钻井液具有良好的抑制性。
(6)、良好润滑性
保证钻井液良好润滑性，减少钻具与泥饼之间的摩擦力，能减少起下钻阻卡的可能，防止井下复杂发生。根据以上分析，在韩城煤层气水平井施工过程中，为了提高井底的净化效果、增强抑制性、携岩性和防塌性能，选择采用清水为介质加入适量的羧甲基纤维素(CMC)非泥浆体系循环介质配合近平衡技术进行煤层段水平井钻进工艺，钻井液性能见表3．1。
(1)选用的材料主要有：水解聚丙烯酰胺、CMC、钠土粉、纯碱、广谱护壁剂等。 具体施工过程中，可根据岩屑返出情况，随时加入CMC。 这一工艺具有以下优点：
①有效地解决了钻井液密度对煤层井壁稳定性影响。水解聚丙烯酰胺提高了钻井液的一致性、CMC的加入控制了钻井液的粘度、广谱护壁剂和CMC可以使煤岩表面形成良好的滤饼，保持煤岩稳定；②对煤层伤害最小，有利于保护煤储层；③该钻井液具有良好的润滑性，降低地层对钻具的摩阻、提高了钻速、缩短了钻井周期、减少了对煤层的浸泡时间；④综合经济效益明显提高。[9]
4.4.5煤层气井钻井液性能要求
钻井液常规性能包括钻井液密度粘度、切力、失水量、含砂量、固相含量及pH值。在煤层气井的施工中，多采用优质或无粘土钻井液。在煤层气参数井的施工中，由于要进行煤样测试及注入压降试验，一般规定要采用清水钻进煤层取心。据(Q／CUCBM0301—2002 )企业标准，表2 为国内煤层气井常用钻井液匹配参数表。 [10]
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4.4.6 钻井液固相控制 （1）、钻井液性能指标
在煤层气钻井中，一开对于钻井液性能不作要求，以利于钻井生产正常进行为原则。从二开钻进开始，要求必须采用清水钻进，特别是进入煤系地层后，要求：密度1．0 2 ~1.0 4g／c m，粘度2 3~2 5 s，含砂量< 0．5％，p H值7．5 ~8。防止对煤层的伤害，煤层钻进时，严控钻井液密度在1.0 2 g／c m3。
（2）、钻井液控制措施
由于侏罗系上、下统齐古组、三工组地层砂岩、泥岩造浆严重，三牙轮钻头切削岩屑不能被及时携带到地面，造成二次或多次破碎，使岩屑颗粒极小，地面除砂设备不能充分清除，此时要及时换浆解决。为保证钻井液密度符合要求，从二开开始便要使用除砂器除砂。钻井液消耗要及时补充，每钻进150 m左右进行一次部分换浆，在钻井揭露煤层前要彻底换浆。排掉地面钻井液后，循环井筒内的钻井液，保证其彻底置换。钻进期间，对于循环槽和沉淀池 内的岩屑要及时清理。要求非煤系地层钻进每一个小班对钻井液常规性能(密度、粘度、p H值等) 进行 4次测定，煤系地层钻进每一小时测定一次。施工中，杜绝各类油基质混入钻井液，避免影 响随钻气测录井效果。 [11]
5、钻井液对煤层气井壁稳定性影响
煤层井壁稳定性是影响煤层气井高效开采的关键问题。井壁稳定性主要取决于岩石强度和原地应力状态。岩石强度不仅与岩石的结构、成分有关，而且与钻井液性质有着密切的关系。煤岩是孔隙、裂缝多重介质，且节理微裂缝发育，当钻开煤层时，钻井液滤液很容易沿裂缝进入，与岩石发生物理化学作用，从而改变岩石的强度。山西沁水煤层气水 平井钻井过程中，为避免和减少冲洗液中固相颗粒 对煤层的污染，水平井段使用清水钻进。由于清水 和地层水在化学组成、总矿化度等方面的差异，当钻井液侵入地层后很有可能改变岩石力学性质及受力 状况，使井壁稳定性受到影响。本文以山西沁水樊庄煤层气储层为例，通过对煤岩力学性质及理化性能 测试实验，研究了钻井液对煤层井壁稳定性的影响。[12]
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