沁水盆地基于储层保护的煤层气水平井钻井液的研究

清水作为煤层气水平井钻井液存在以下不足：与地层水相比,矿化度偏低存在水敏性损害;与地层水配伍性差,有结垢现象;不能有效絮凝细小煤屑颗粒,造成固相污染储层;返排能力不足。针对清水钻井液的不足,通过引入无机盐、防垢剂、表面活性剂和低分子量絮凝剂对清水钻井液进行改进。在此基础上,优选出煤层气水平井钻井液配方：清水+0.5%防膨絮凝剂PXA+0.5%防垢助排剂GPA。性能测试结果表明,改进后清水钻井液与煤层水、黏土矿物具有很好的配伍性,返排和絮凝能力增强,具有优异的储层保护效果。     

声纳检测技术在盐腔评价中的应用

再利用采卤形成的盐腔得到了国内外越来越广泛的重视。声纳检测技术是盐腔再利用评价的基础。本文对声纳检测技术进行了详细介绍,并以金坛盐矿已有采卤盐腔改建储气库中为例,介绍了声纳检测技术在盐腔评价中的应用。     

盐穴储气库密封性能影响因素

储气库能否储存天然气并在气库运行过程中不发生泄漏，主要取决于盐穴腔体及井筒的密封性能，而盐穴腔体密封性能的影响因素很多，影响机理复杂，故深入研究盐穴腔体密封性能影响因素具有重要意义。从地质、工程和工艺3方面详细分析了影响盐穴储气库密封性能的各项因素，根据现场施工经验及国外储气库泄漏事故产生的原因统计，确定出储气库密封性能的主要影响因素，给出主要因素导致气库产生泄漏或破坏的条件，提出了相应的预防措施，现场应用效果良好。     

采卤老腔改建储气库评价方法

开发与利用盐矿已形成的采卤老溶腔是快捷建成储气库的有效方式(除加快新腔的形成速度外)。利用老溶腔不但可以缩短建库时间，还可以减少盐穴储气库的建设成本。为此，在考虑储气库要求及老溶腔特点的基础上，提出了已有采卤老溶腔改建储气库的地质条件和腔体条件，论述了评价已有采卤老溶腔所需要的工程施工项目，建立了一整套采卤老腔改建储气库的评价方法与分析技术，包括声纳检测数据分析技术、腔体力学稳定性评价方法、社会和经济效益评价内容等，并结合金坛盐矿的实例进行了论证。目前该方法已成功应用在西气东输盐穴储气库的老腔改造工程中。     

页岩气水平井压裂中地层滑移数值模拟研究

为了解页岩气水平井在压裂过程中地层滑移导致套管变形的机理,结合套损井的现场资料,在岩石力学试验的基础上,利用COMSOL数值模拟软件对页岩气水平井在水力压裂过程中地层沿裂缝的滑移变形进行了数值模拟研究。研究结果表明:随着缝内流体压力的增高,裂缝面的滑移量增大,当缝内流体压力达到50 MPa时,裂缝面的滑移量可达到厘米级;当存在多条裂缝时,单一裂缝内流体压力的改变会导致邻近裂缝应力场和滑移量的改变,当缝内流体压力达到80MPa时,对邻近裂缝可产生比较明显的影响;裂缝与裂缝之间的夹角越接近45°,两者之间的影响越明显,且随着裂缝之间距离的增加,相互之间的影响越小,当距离达到80 m时,两者之间基本无影响。研究成果对认识页岩气井剪切型套管变形及对如何预防套管损坏具有一定的理论指导意义。     

威远页岩气水平井压裂套变原因分析

水平井压裂套变是近几年国内页岩气开发中普遍存在的一个技术问题,为了研究水平井压裂套变机理和控制套变发生,对页岩气水平井压裂过程进行分析,结合威远202区块和204区块的储层地质特点,通过对100余口压裂水平井的基础资料进行分析研究,找到了套变发生的特点和引起套变发生的主要原因。威远压裂水平井套变的主要影响因素是地质储层特点、压裂设计和地应力特点,套变的位置绝大多数位于层理缝发育的甜点区中。威远202区块的部分套变井与水平井段钻穿坚硬的五峰组有关,一部分套变点位于A靶点附近;威远204区块的压裂水平井的套变点也是主要位于A靶点附近的甜点区中。研究结果为进一步预测套变和防止套变发生提供了技术指导和经验基础。     

金坛盐矿采卤溶腔利用与改造技术

为了加快长江三角洲地区储气库的建设进程，保证西气东输整个长输管道的平稳运行，对储气库选址内的15口已有采卤溶腔的可利用性进行了研究。通过声纳检测及稳定性初步评价，挑选出6个具备可利用条件的已有采卤溶腔。经过对已有卤溶腔改造方案的分析与比较，提出了最优的施工方案。     

页岩气水平井多因素耦合套变分析

大型体积压裂过程中的套变问题已成为制约页岩气大规模高效开发的技术瓶颈,通过对影响页岩气水平井套管强度主控风险因素的分析和评价,提出了多因素耦合套变机理模型。研究结果表明,环空流体收缩、套管弯曲、套管摩阻、井筒降温、高压流体注入是影响页岩气套管强度设计的主要风险因素。其中,环空流体收缩占套管抗内压强度影响权重的94%,管外超高地层压力占套管抗外挤强度影响权重的53%。另外,井眼狗腿度与套管三轴抗内压强度基本呈线性关系,当井眼狗腿度为10°/30 m时,套管抗内压强度降低5.8%,抗外挤强度降低7.50%。通过WY201-H1井实例分析发现,若水泥环中存在虚空段,压裂时温度大幅下降引起虚空段内的流体收缩,再耦合套管弯曲应力、套管摩阻等载荷,可引起套管抗内压失效。     

页岩气水平井井筒完整性问题及对策

在四川盆地西南部长宁—威远国家级页岩气示范区,部分页岩气井井筒完整性出现了一些问题,直接影响了页岩气水平井单井产量的提高。为此,在统计分析该区页岩气水平井出现的套管损坏、套管下入困难、水泥环密封性难保证等井筒完整性问题的基础上,建立了多因素耦合套管应力计算评价模型,研究了温度效应、套管弯曲、轴向压力等多因素耦合对套管损坏的影响机理;利用自主莫尔—库伦准则,分析了页岩层滑移机理及与套管剪切变形的关系;利用自主开发的下套管钩载预测及摩阻分析软件,对影响套管摩阻的主控因素进行了反演分析。最后,针对页岩气水平井的特点,以提高钻井质量(DQ)为核心,从设计、施工工艺等方面提出了井筒完整性控制对策:①修订页岩气井套管设计计算方法和校核标准;②优化井身结构和全井眼轨迹设计;③提高钻井质量;④优化水泥石性能并校核压裂过程中水泥石的密封完整性等。该研究成果对于指导未来页岩气井井筒完整性设计和管理具有重要意义。     

钻井液侵入引起煤岩膨胀对煤储层的伤害

在分析了煤层气储层岩性特征和煤层水特征的基础上,通过室内静态实验测定了沁水盆地郑庄3号主力煤层煤样分别在蒸馏水、煤层水和1%KCl盐水中的线性膨胀率;并测定了煤样的水敏性。研究结果表明,煤岩遇水膨胀程度直接受煤中黏土矿物的影响,煤粉膨胀主要发生在开始与水接触的1h时间内,配制钻井液的地表水进入煤层后将造成煤岩膨胀,降低煤储层渗透率,对煤储层造成损害。