FL-H2-L煤层气五分支水平井绒囊钻井液技术

FL-H2-L五分支水平生产井位于鄂尔多斯盆地吕梁复背斜西翼,目的层为山西组3#、4#、5#煤层3段煤层气藏.该井一开采用膨润土钻井液,二开采用空气、清水钻井液,三开五分支水平井采用无固相绒囊钻井液,其配方为:清水+(0.3％～0.4％)定位剂+(1.0％～1.5％)成层剂+(0.2％～0.3％)强层剂+(0.1％～0.5％)成核剂+(0.1％～0.5％)成膜剂.在现场应用中,控制现场钻井液密度为0.90～0.98 g/cm3,黏度为30～50 s,通过利用绒囊钻井液的自匹配全尺寸封堵、高效携带悬浮钻屑、强力润滑减阻等优点,同时将漏失速率控制在2 m3/h以下,保证储层渗流通道畅通.通过应用该钻井液,五分支水平井段(长度分别为1 050、1 050、1 012、965和828 m)的纯钻时间为624h,平均机械钻速为7.5 m/h,该分支井的钻井周期为32 d,比设计周期(60d)缩短了28 d.     

仿生绒囊钻井液煤层气钻井应用现状与发展前景

仿照细菌结构开发了含仿生绒囊的钻井液。CLY-A井欠平衡钻井表明,无需附加设备,调整钻井液密度0.8~1.0 g/cm3即可循环;CLY-B井空气钻井表明,空气钻井过程中添加不同绒囊处理剂,可实现空气、雾、泡沫和绒囊不停钻转换钻井工作流体;DFS-C井防漏堵漏钻井表明,分压、耗压、撑压方式可控制钻井液漏失速度;FL-D分支井钻井表明,该钻井液具有低剪切速率下高黏度和高剪切速率下低黏度的特性,能够提高井眼清洁效率和机械钻速;J-E井不同压力系统共存于同一裸眼的井下复杂处理表明,该钻井液可以提高低压井段承压能力,满足动态窄密度窗口地层安全钻井。绒囊钻井液应加强绒囊结构微观研究、绒囊钻井液类型开发和低密度循环极限评价等,满足更多地层条件钻井需要。     

WuM1-1羽状分支水平井充气钻井液技术

WuM1-1井由1口多分支水平井和1口采气的直井组成。该井斜井段短,井斜率在30°/100 m以上,主井眼和10个分支井段总进尺6182 m,98%以上在煤层中钻进,煤层脆、压实性较好,更易发生掉块。为满足钻井对井壁稳定性、润滑性、井眼净化以及煤层保护等的要求,采用钾铵基聚合物防塌钻井液进行充气欠平衡钻井,在钻进中保持钻井液有合适的粘度、切力,选用合适的注气压力和注气量以及当量钻井液密度;每钻完一个立柱坚持循环几分钟,上下划眼一次,并泵入CMC高粘钻井液,配合有效使用固控设备,尽量使井眼干净;复配使用粉末状固体润滑剂和液体润滑剂。该钻井液性能稳定,易于维护,悬浮携岩能力强,润滑性好,井眼畅通,保证了WuM1-1井安全、快速、优质施工。该井在煤层钻进中无阻卡现象,井壁稳定,没有出现井壁掉块或井垮现象,水平连通一次成功,10口分支井悬空侧钻一次成功,只用57 d即顺利完井,比该地区常规钻井快49倍。     

磨80-C1侧钻水平井绒囊钻井液实践

磨溪气田雷一段地层压力系数因开采多年降为0.8左右,修井漏失严重。针对磨80-C1侧钻水平井地层孔隙裂缝发育、地层压力系数低、钙侵、矿化度高,采用绒囊钻井液。现场应用表明,绒囊钻井液流变性能稳定,密度调节范围大,在0.70～1.20g/cm3之间,随钻封堵地层。现场利用现有设备加入专用处理剂即可配制完成绒囊钻井液且维护无需特殊处理,与原聚磺井浆混合后施工。钻进2564～2906m,钻井周期19d,增斜段机械钻速为1.95m/h,水平段机械钻速2.38m/h,全井无明显漏失。利用PPS28测压仪实测2500m井深处压力的当量钻井液密度1.05g/cm3。水平段钻进,密度1.05～1.07g/cm3,漏斗黏度48～55s,塑性黏度13～16mPa·s,动切力14～17Pa,API失水3.8～5mL,控制起下钻摩阻为40～100kN。     

吉X井煤层气绒囊钻井液实践

吉X井二开井段530.00~616.00 m为高压水层,780.00~860.00 m井段有80 m砾石层,目的层山西组地层压力系数0.55~1.00,太原组0.67~1.03,不同压力系数共存同一裸眼。采用膨润土钻井液、聚合物钻井液,钻穿高压水层。但聚合物钻井液在密度1.2~1.5 g/cm3、滴流状态时,仍无法解决砾石层的井壁失稳和岩屑携带问题。钻至井深925.00 m后,通井距井底70 m无法到底。后改用绒囊钻井液技术,用重晶石加重,密度1.03 g/cm3,漏斗黏度90 s,12 h清洗70 m沉砂;密度1.07 g/cm3,漏斗黏度70 s,顺利钻进到1278 m完钻,下套管和固井顺利。绒囊钻井液技术有效地提高了低压目的层承压能力,解决了不同压力系统共存同一裸眼的工程难题。     

CB5-2井钻井液技术

根据长北气田整体开发方案的要求,采用双分支水平井开采方式,在一个井眼中钻2个分支各为2000m的双分支井。CB5—2井是长北区块的一口开发井,主要钻井目的是开发山西2气层,设计该井最低产量能达到80×104m3／d,试产（井口压力为13MPa）产量为110×104m3／d,投产后产量为120×104m3／d。主要介绍用于CCB5—2井斜井段的强抑制性双钾盐聚合物钻井液和用于水平段的无固相低伤害暂堵钻井液。该井在二开大井斜段很好地解决了刘家沟组地层的严重漏失和煤层稳定问题;三开水平段所使用的无固相低伤害暂堵钻井液性能稳定、密度低、失水低、润滑防卡性能良好、暂堵效果显著,能有效地保护储层。     

绒囊钻井流体成功解决韩城区块煤层气井上漏下塌的井筒难题

正继2017年5月鄂尔多斯盆地韩城煤层气区首口全井使用绒囊钻井流体顺利完成韩3-X井?215 mm套管完井水平井后,7月7日,绒囊钻井液再次在相似井身结构的韩3-Y井成功使用。气区上部二叠系石千峰组、石盒子组漏失严重,与之连通的直井发生恶性漏失及坍塌卡钻,成井难度大。绒囊钻井流体是一种对破碎岩石进行内封堵黏结的新型钻井液,可强化岩石力学性能,有效扩宽并稳定上漏下塌地层安全密度窗口,保障全井防塌控漏快速成井。     

绒囊钻井液处理煤层气钻井上漏下塌地层的施工工艺

煤层气钻井经常钻遇上漏下塌地层,通常采用调换或调整钻井液来防塌控漏,但常常会因目的不一致而难以奏效。为此,针对不同层段漏失与坍塌控制主要需求,通过室内实验优化不同钻井液性能范围及指导配方,配制封堵性能由弱到强5种配方的绒囊钻井液封堵0.1 mm、1.0 mm、2.0 mm宽的裂缝,有针对性地形成了现场新浆配制、老浆维护等工艺,并在多个区域现场完成了超过5井次的绒囊钻井液工艺应用。实验评价结果表明:(1)以封堵相同宽度裂缝至驱压20 MPa的升压周期表征体系封堵性能强弱,优选出随钻控漏、随钻堵漏、静止堵漏3套钻井液配方;(2)以饱和煤柱塞后单轴抗拉强度、三轴抗压强度增幅表征防塌性能强弱,优化出坍塌风险分别为低、中、高煤层适用的钻井液配方;(3)根据钻井液消耗速度优化新浆补充速度,以排量、表观黏度降幅及实验得到提升表观黏度等指标确定优化老浆维护工艺所需的处理剂用量;(4)现场应用效果表明,钻井流体在对付漏失、坍塌地层前,调整好性能,是取得成功的关键。结论认为,通过调节绒囊流体不同的配方可以实现煤层气井内封堵控制漏失、坍塌,该工艺为煤层以及类似破碎性地层稳定井壁提供了技术支撑。     

长北气田CB3-3双分支水平井钻井液技术

CB3-3是榆林长北气田的一口双分支水平井,该井第二条分支水平段安全钻达2 300m,创长北气田水平段最长纪录.新型的KCl聚合物钻井液体系和无土低固相低伤害钻完井液体系分别在该井斜井段、水平段进行了应用及评价.实验结果表明,新型的KCl聚合物钻井液抑制性强、润滑防卡性能好、携砂能力强,能够保证有效快速钻进,能够确保分支井二开裸眼井段的稳定性;无土低固相低伤害钻完井液体系具有稳定性良好、密度低、失水低、润滑防卡性能优良、能有效生物降解等特点,具有对储层的低伤害性,是一种新型高效的钻完井液体系.     

阳离子烷基糖苷钻井液在长南水平井的应用

针对陕北长南地区水平井开发的地质特点与工程情况,选用新型阳离子烷基糖苷(CAPG)钻井液体系进行试验。该钻井液体系以天然改性材料和聚合物材料为主剂,具有良好的抑制和润滑性能,生物毒性低,配方如下:30~50 kg/m3CAPG+40 kg/m3烷基糖苷+聚合物增黏降滤失剂(COP-HFL)+聚合物降滤失剂(COP-LFL)+羧甲基纤维素钠+60~80 kg/m3KCl(或60~80 kg/m3硅甲基防塌剂)+10~20 kg/m3沥青类+适量Na OH。CAPG钻井液在靖南72-13H1井、高桥26-126H井和高桥46-118H1井进行了现场应用,较好地解决了造斜段和水平段钻遇泥岩、砂泥岩、碳质泥岩和煤层等地层时的井壁失稳、托压和卡钻等井下复杂问题,并有利于油气层保护和环境保护。     

煤层气绒囊钻井流体的防塌机理

尽管绒囊钻井流体已成功应用于煤层气钻井,但研究其防塌机理,事关其煤层封堵效果、封堵强度、封堵成本以及储 层伤害程度。为此,实验室对比测定了山西沁水盆地3 号煤岩柱塞单轴抗压强度、驱替Ø38 mm 煤岩柱塞的入口压力。对比注入 2% 氯化钾溶液、低固相聚合物钻井流体和绒囊钻井流体后煤岩柱塞强度的实验结果发现,仅绒囊钻井流体（3 组）的煤岩强度提 高38.46%;驱替压力对比结果显示,绒囊钻井流体在驱替压力为20.73 MPa、21.46 MPa 时不漏失,绒囊封堵后2% 氯化钾溶液在 驱替压力分别为24.79 MPa、25.64 MPa 时仍不漏失,绒囊钻井流体增大了流体进入地层的阻力。室内显微镜观察绒囊钻井流体封堵 60 ～ 80 目、80 ～ 100 目、100 ～ 120 目三种粒径煤岩岩屑的填砂管,结果发现：囊泡以堆积、拉抻、堵塞等方式封堵不同尺寸的 漏失通道并平铺渗流通道的入口端,形成“珠状毯”;囊泡的弹性、韧性吸收了钻具对井壁的冲击力,从而减轻了钻具造成的井壁 失稳。结论认为：煤层气绒囊钻井流体的主要防塌机理是提高煤岩强度、增大流体进入煤岩地层的阻力、缓冲钻具冲击力等。     

延平1水平井煤层气绒囊钻井液实践

延平1井是鄂尔多斯盆地东缘延川南区块东部平台区的第一口煤层气水平排采井,目的层为山西组2#煤层。一开采用膨润土钻井液,完钻井深140 m,下入Φ244.5 mm套管139 m;二开采用聚合物钻井液,完钻井深1 031 m,下入Φ177.8 mm套管1 030 m;三开采用绒囊钻井液以提高机械钻速、稳定井壁。煤层气绒囊钻井液由成核剂、成膜剂、囊层剂、绒毛剂等专用处理剂组成,添加KCl提高抑制性。钻井液密度1.05～1.11 g/cm3,切力2.5～8 Pa,动塑比0.35～0.85 Pa/mPa.s。10 d完成设计井深1 729.59 m,完钻井深1 732 m,顺利下入Φ114.3 mm筛管至井深1 725.4 m。三开段平均机械钻速5.09 m/h,72 h不循环井壁稳定,不影响井下信号传输,一次性与延平1-V井对接成功。完钻后通井划眼2次,后对储层段静置破胶48 h后,用清水顶替破胶液,破胶液粘度接近清水。     

煤层气井沙试3井钻井液体系的研究与应用

吐哈盆地沙尔湖区块的储层是煤层气地层,井深在600～900 m之间,煤层面积大,煤层厚,具有良好的开发前景.该区块煤层的压力系数低,裂缝发育,易垮塌,因此防漏防塌是钻井液技术的重点.沙试1井采用聚合物钻井液钻井,发生恶性漏失,严重破坏了煤层.经过调研,决定在沙试3井采用可循环微泡钻井液体系,并在室内对可循环微泡钻井液的配方进行了优选.在沙试3井二开井段的现场应用中,将微泡钻井液密度降低到0.70～0.80 g/cm3,同时提高微泡堵漏浆中的堵漏剂浓度,有效地封堵了漏层.煤层平均取心收获率达到80%以上,取得了良好的效果,为煤层气井的钻探提供了可借鉴的经验.     

临兴地区深部煤系天然气井试采过程绒囊流体控水效果室内评价

临兴地区深部煤系天然气井LX-Y井试采时实际产水82.97 m3/d,使用绒囊流体堵水作业4 d、试采8 d后,产气量达不到预期中止。堵水后,单位生产压差产水量降幅75.8%,日产气量由300 m3/d增至394 m3/d,增幅31.3%,现场评价绒囊流体堵水效果出现了分歧。为了解决这一争议,室内分别以临兴盒2储层基质岩心和含人工裂缝岩心模拟层间水和人工裂缝及边底水窜产水通道,以地层水和氮气为两相流动介质,利用渗透率仪测定绒囊流体封堵后气、水两相的突破压力,模拟分析绒囊的堵水效果和稳气控水能力。绒囊流体封堵岩心基质后,水相和气相的突破压力梯度分别为0.200~0.210 MPa/cm和0.015~0.025 MPa/cm;封堵人造缝岩心后,水相和气相的突破压力梯度分别为0.035~0.040 MPa/cm和0.015~0.020 MPa/cm。结果表明,绒囊流体增加了水和气的流动阻力,但水的阻力增加更大,能够实现控水。堵水后气井产量不理想可能是地层产气能力不足、绒囊流体用量不合理等原因造成。因此,应合理调整绒囊流体体系性能和堵剂用量,增加地层水的突破压力,实现稳气控水。     

鄂尔多斯盆地延川南区块延平1井钻井液技术

延平1井为中国石化华东分公司在鄂尔多斯盆地延川南区块部署施工的第一口煤层气水平连通井,水平段长674111,主要在煤层中穿行。为解决在煤层段水平钻进过程中的井壁稳定和储层保护问题,三开试验采用了绒囊钻井液体系。通过现场的实际应用证日月采用绒囊钻井液体系,有效地解决了水平段施工可能存在的煤层垮塌、井漏等问题,保证了钻井施工的顺利,同时水平段套管一次性顺利下入,为全井的安全顺利完井创造了良好的条件。     

可降解清洁钻井液的研究及现场应用

针对煤层气井钻井过程中钻井安全和煤层保护之间的矛盾问题,研制了钻井液用提切剂BZ-2和固膜剂GMJ,并以此为核心开发了可降解清洁钻井液体系。对BZ-2和GMJ的抑制性、流变性、残渣量及对岩心强度的影响等性能进行了评价。实验结果表明,该体系的页岩回收率为93.5%;流变性好,动塑比达到0.93 Pa/mPafs,初切、终切、动切力分别为2.5、3.0、20.5 Pa;API滤失量控制在12 mL以内,残渣量为4.5 mg/L,岩心强度增加了16.7%。该体系已在山西沁水盆地南部晋城斜坡带郑庄区块4口井进行试验。试验效果表明,其解决了该区块多分支水平井的钻井安全和煤层保护问题,日产气量较邻井提高了2倍以上,测算稳定产气量在3 000~5 000 m3/d,具有较好的推广应用前景。      

钻井液对高煤阶煤层气解吸率损害评价方法研究

高煤阶煤层气储层渗透率极低,孔隙空间小,在钻井液侵入后极易改变煤层孔隙结构或孔隙分布,直接影响煤层气的产出。因此,高煤阶煤层气储层受钻井液影响后的解吸率损害评价成为煤层气储层损害评价的一个重要指标。结合煤层气储层特点和钻开储层后钻井液侵入方式,建立了钻井液对煤层气解吸率损害的评价方法,以便深入研究煤层气储层损害规律,形成煤层气储层保护技术。