近年，非常規頁巖氣儲層鉆井活動急劇增加。頁巖氣儲層鉆井液的選擇經常是油基鉆井液（NAF）。

 

  雖然 NAF 具有頁巖穩定性和潤滑性好及抗污染等優點，但是在環境影響和附帶成本方面存在嚴重問題，使作業者尋求用水基鉆井液（WBM）進行非常規頁巖氣儲層鉆井。哈里伯頓的 Jay P. Deville 等人利用頁巖礦物學和井底溫度等非常規頁巖氣儲層中的關鍵因素，打破“用一種水基鉆井液來實現全球頁巖氣開發”的思想，提出基于給定頁巖參數詳細分析的客制化服務。分析不僅包括頁巖形態和巖性，還包括鉆井方案、環境因素和其它儲層專用考慮因素。

 

  Haynesville頁巖氣水基鉆井液的定制過程在定制過程中首先分析了 Haynesville 頁巖及其上部 Bossier 頁巖的礦物學成分。Haynesville 和Bossier 頁巖主要由黏土、碳酸鹽巖、黃鐵礦和石英組成，且黏土幾乎全部是伊利石。因此不用再考慮保障水基鉆井液抑制性的問題，可以僅研究如何解決水基鉆井液的抗高溫難題。最終優選出的配方由具有高熱力學穩定性的添加劑構成 ；一般的鉆井液添加劑，包括黏土、重晶石和水，用高溫抗絮凝劑控制體系黏土的熱力學絮凝 ；用表面活性劑化學減少粒子間作用力，從而達到更高的鉆井液密度及容納更多的低比重固相 ；用磺化丙烯酰胺基三元聚合物控制濾失 ；加入緩沖劑來抵抗 CO2侵入，緩沖劑能夠充分控制 CO2，同時不會引起合成聚合物水解。

 

  作為定制過程中的關鍵部分，用于研究的 LGS 是由 Haynesville 和 Bossier頁巖的鉆屑制成的，D50小于 10 ?m。用于以上研究的是 50%Haynesville 鉆屑和 50%Bossier 鉆屑的混合物。表 3 中數據表明，定制的鉆井液能很好地解決高溫問題，沒有樣品出現凝膠問題，甚至是含有 CO2的樣品 ；考慮到鉆井液的老化效應和固體含量，鉆井液的塑性黏度和剪切強度仍然非常低 ；在含有高達 12% 的 LGS 時，鉆井液仍然保持有功能特性 ；而且鉆井液的 API 和高溫高壓濾失量非常低。證明通過定制化方法能夠研發形成一種熱力學穩定、抗 CO2污染、且具有高低固相容量的水基鉆井液。

 

  進一步測定了鉆井液在模擬井底溫度和壓力條件下的流變性能。使用 FANN 75 高溫高壓流變儀監測鉆井液流變學參數變化，溫度和壓力分別從 48.9 ℃、0 MPa 慢慢升至 204.4 ℃、68.9 MPa。一旦達到最高溫度和壓力值，樣品會在該溫度和壓力下養護 24 h。

 

  之后，溫度和壓力慢慢降至48.9 ℃、0 MPa。結果表明，即使是在極端溫度和壓力下，鉆井液仍然沒有出現熱凝膠現象。觀察 τ0值上升和下降周期的變化能夠證明這是非常穩定的鉆井液。

 

  水基鉆井液在Haynesville頁巖氣井的應用為 Haynesville 頁巖定制的水基鉆井液在路易斯安那州的紅河縣進行了現場應用，該地區是抗高溫要求最高的地區之一，井底溫度大于 176.6 ℃。在鉆至 Bossier 頁巖頂部井深 3 261.36 m 時將井漿轉換為定制鉆井液，用其鉆至完鉆井深 5 425.4 m，鉆井液在裸眼中停留了 45 d。在鉆進過程中，出現了大量的、恒定量的 CO2侵入（＞ 8 000 mg/L），但由于鉆井液的抗CO2侵染能力強，鉆井液流變性能未受影響。

 

  在入侵量最大的時候（除氣裝置失效），鉆井液流變性能有一些增加，但加入一定的處理劑可以容易地解決該問題。機械鉆速與鄰井差不多。除 Haynesville頁巖外，還在 Fayetteville 和 Barnett 頁巖進行了客制化服務，研發定制水基鉆井液的原理包括收集關鍵井和地層的數據以及地層樣品的特殊實驗室試驗數據。

 

  大頁巖區塊的定制鉆井液具有良好的室內實驗數據和現場性能，驗證了鉆井液設計方法的可行性。