杨现禹，蔡记华*，蒋国盛*，石彦平，陈书雅，魏朝晖，谢章建

（1.中国地质大学（武汉）工程学院，湖北武汉430074；2.广州地铁设计研究院股份有限公司，广东广州510010）

0 引言

页岩气作为重要的非常规天然气，储量丰富且达到商业开采条件。勘探开发页岩气和深部地质钻探过程中维持页岩井壁稳定离不开钻井液。维持井内压力大于地层孔隙压力（但不高于破裂压力）是页岩气钻井、深部地质钻探较合理的安全开采方式［1-4］。随着钻井液持续侵入页岩地层，水化会诱发井壁坍塌、缩径或卡钻事故［5］。此外，页岩水化是一个渐进过程，随着钻井液中水分逐渐进入页岩纳米孔隙深处，页岩中的粘土矿物水化，最终导致井壁失稳，诱发井下事故，且在长水平段页岩气井中尤为突出［6-8］。

页岩地层具有2 大特性：易水化和纳米孔隙发育。传统的封堵材料尺寸较大难以彻底封堵页岩孔隙，无法抑制页岩水化维持井壁稳定［9］。而要解决这些问题，就需要在维持井壁稳定的同时尽可能地降低钻井液侵入。加入纳米材料封堵页岩孔隙是增强井壁稳定性的有效方法之一［10-12］。由于纳米材料在物理尺度上与页岩纳米孔隙匹配，当纳米颗粒运移至页岩孔隙深部时，颗粒堆积并阻滞水分的再次侵入［13］。

随着国内外深部地质钻探和非常规油气田勘探区域的不断拓展，传统的钻井液难以满足现代钻探需要［14-17］。因此，研究人员将关注重点放在了新型材料的研发及应用上，其中纳米材料得到了广泛关注［18-19］。……