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。     

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。     

沁平12-11-3H煤层气六分支水平井绒囊钻井液技术

沁水盆地3#高阶煤层,煤层气钻井过程中掉块、垮塌、漏失、卡钻,成功率很低。沁平12-11-3H井三开是由2个主支、6个分支组成的多分支水平井,使用绒囊钻井液13 d完成进尺4 189.49 m。根据不同井下情况、固控设备情况,加入成核剂、成膜剂、囊层剂和绒毛剂等4种绒囊钻井液主处理剂,调整钻井液性能:密度0.96~1.08 g/cm3,塑性黏度7~17 mPa·s,动切力4.0~10.22 Pa,煤层钻遇率达95%,完成地质要求且平均机械钻速12.65 m/h,较邻井提高11.55%。全井考验了绒囊钻井液高固相容纳能力、漏失地层封堵能力、井塌卡钻处理能力、气侵维持性能能力。建议加强固控设备配套,进一步提高钻井液性能。     

绒囊钻井液在煤层气水平井稳定井壁技术的应用

煤层气水平井可以显著提高单井产能,创造更大的经济效益。由于煤岩本身的地质特征和物化特性,煤层气水平井井壁失稳现象时有发生。室内实验优选了绒囊钻井液配方,评价了其流变性、抑制性、润滑性和封堵能力,得出绒囊钻井液具有很好的悬浮能力,可避免形成岩屑床;能够降低黏土矿物水化膨胀的程度,减少钻杆同井壁之间的摩阻和扭矩;也能有效地封堵煤岩割理及裂缝,增大了水平井井壁的承压能力,进而提高水平井井壁的稳定性,减少井漏、垮塌等事故的发生。介绍了该绒囊钻井液在"U"型井和"V"型井水平段的应用情况,应用井段的钻进均很顺利,表明该绒囊钻井液在煤层气水平井上具有很好的应用前景。     

郑3X煤层气井绒囊流体重复压裂控水增产试验

郑3X煤层气井水力裂缝沟通含水砂岩层,导致了气井高产水、低产气。为此,利用绒囊流体封堵含水砂岩层和原缝,重复压裂压开新缝,降低气井产水量,提高产气量。室内测试结果表明,绒囊流体暂堵煤岩裂缝承压能力21 MPa,降低砂岩水相渗透率52.67 %,伤害煤岩基质渗透率恢复值87 %,满足转向压裂和堵水的性能要求。现场配制密度0.85~0.95 g/cm3、表观黏度40~60 mPa·s的绒囊流体80 m3。当绒囊流体成功封堵含水砂岩层和原缝后,再利用活性水进行压裂。排采结果表明,重复压裂后排水期和产气期的产水量分别降低79%和68%,而产气量提高44%,表明绒囊流体在郑3X井控水增产试验成功。绒囊流体具有良好的封堵能力和控水性能,能够实现水侵煤层气井堵水压裂一体化作业,提高煤层气开发效果。     

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。     

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.     

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。     

用多元回归法预测水基绒囊钻井液当量静态密度

由于地层温度、压力的影响,预测水基钻井液井下当量静态密度比较困难。水基绒囊钻井液的囊核包裹一定量气体,温度和压力不仅影响基液密度,而且影响囊核体积,使得井下当量静态密度变化规律更加复杂。室内研究首先用PVT实验仪测定密度为0.85 g/cm3的无固相绒囊钻井液在1~20 MPa、30~130 ℃下的密度,然后利用多元回归法处理测定的220个密度数据点,建立绒囊钻井液不同井深时的井下静态密度预测模型。此模型相关系数0.96、相对误差小于5%,可信度高。用该模型计算2 500 m井深时绒囊钻井液密度与磨80-C1试验井实际测量结果比较,相对误差小于4%,表明此模型可预测井下水基绒囊钻井液的当量静态密度。     

含绒囊结构的新型低密度钻井液

含绒囊结构的水基钻井液由定位剂、成层剂及成膜剂等处理剂配制而成。显微镜下观察发现,绒囊结构由内向外为气核、表面张力降低膜、高黏水层、高黏水层固定膜、水溶性改善膜、聚合物高分子和表面活性剂的浓度过渡层。室内配制了密度为0.85g/cm³ 的含绒囊结构钻井液。静态填砂堵漏实验和动静态岩心封堵实验表明,绒囊可根据地层渗流通道自行改变形态或改变性能,占据地层渗流通道或形成外黏膜层,封堵漏失通道。现场应用表明,含绒囊结构钻井液是一种新型的封堵低压漏失地层的钻井液体系。     

三交地区煤层气井钻井液技术

三交地区煤气层属低压储层,压力系数为0.5-1.0,钻井过程中极易受到损害,机构强度低,孔隙发育,层理发育,煤岩易压缩,煤层破碎,易城塌,煤液呈酸性,要求钻井液的pH值不大于7.5,否则酸碱中和产生金属盐,堵塞煤层气通道,影响煤层气的开发,针对煤层特点,采用相应的钻井液体系和钻井液技术,即：上部地层采用低固相聚合物钻井液,下部煤气层采用充气钻井液,现场应用表明,充气钻井液防漏效果显著,具有良好的携屑能力及防塌效果,井眼稳定;砂样有代表性,井径规则（井径扩大率为3.2%),取心,测井顺利;充气钻井液无固相,密度低,提高了钻井速度,保证了平衡钻进,减少了滤液和固相进入储层的机会,有效地保护了煤层气。     

煤层气近水平孔钻进水力纠偏技术

针对原有的煤层气近水平孔钻进纠偏方法存在操作不方便、易卡钻或者价格昂贵等不足,提出了一种全新的近水平孔钻进水力纠偏技术。分析了水力碎岩的破坏形式,通过理论推导确定了水力纠偏的喷嘴计算方法及喷射压力与泵量的关系,通过工程实践取得了两组纠偏进尺与泵量、冲击次数、射流时间等工艺参数的关系数据。结果表明,理论推导与实践是相互吻合的,在工程中的成功应用也证明了这种新型的煤层气增产技术用于生产实际的可行性。在煤层中使用该纠偏技术,在保证钻孔质量的同时,可极大地降低近水平孔钻进纠偏成本。     

滨44X井钻井液井壁稳定技术

滨44X井位于济阳坳陷东营凹陷利津洼陷带的西坡,是胜利油田重点评价井,设计井深4100 m.该区块地质结构复杂,二开大井眼段地层造浆严重,施工中井壁稳定及岩屑携带难度大;沙河街组地层层理、孔隙及裂缝发育,且局部井段含有油泥岩和红色泥岩,易造成井壁坍塌及缩径卡钻事故;三开定向过程中易出现"狗腿度",钻井液润滑防卡难度大....     

钻井液对煤层气井壁稳定性影响实验研究

在对煤层气储层岩石组成及理化性能分析的基础上,通过测定煤岩与钻井液接触后的力学性质,研究各种理化性能对煤层井壁稳定性的影响。研究结果表明,钻井液侵入煤层后容易引起黏土膨胀,煤层气储层存在由于水敏引起的煤层井壁失稳的危险;在岩石强度大、无水敏的煤储层可采用清水钻进,在水敏性强的储层应在钻井液中加入黏土抑制剂,并采用欠平衡等钻井方式,控制钻井液侵入。     

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。     

煤层气降滤失工艺技术研究

目前煤层气开发主要是通过水力压裂[1]制造一条高渗通道,然后排水降压,当地层压力降低到煤层气解析压力以下的时候,气体从煤岩中解析出来通过裂缝流入井筒而被开采出来[2]。煤层气能否高效的采出来,关键是看裂缝造得好不好,可见水力压裂对于煤层气开采起着非常重要的作用。其中较关键的技术就是降滤失[3],只要解决好这个问题,就能造出满意的裂缝。本文主要针对煤层气压裂过程中压裂液滤失问题提出了一些工艺技术方面的改进,经过HC区块煤层气压裂现场试验研究表明此方法对于微裂缝较发育的煤层来说具有非常好的实用效果。     

中秋区块ZQ2井盐膏层水基钻井液技术

中秋区块为塔里木油田3000万吨产能建设重点区块。塔里木油田山前井盐膏地层因地质条件复杂,普遍使用油基钻井液钻井。ZQ1井盐膏地层亦使用油基钻井液,因新近系苏维依组存在低压层,在钻进过程中发生井漏,使用油基钻井液堵漏成功率低,耗时达60多天。为有效解决油基钻井液盐膏层阻卡、堵漏成功率低、钻井液成本高等问题,决定在ZQ2井吉迪克组高压盐膏层和苏维依组低压易漏层采用水基钻井液套打技术。ZQ2井盐膏层水基钻井液技术有效解决了吉迪克组“盐、膏、泥”污染导致的钻井液流变性和失水造壁性控制难的问题,采取主动防漏技术顺利钻穿苏维依组低压易漏层,未出现盐间“软泥岩”堵地面管汇的问题,钻井液性能稳定,井眼畅通。该技术为加快塔里木油田3000万吨产能建设提供了新的可行的钻井液技术思路。     

马1C井欠平衡钻井液技术

马1C井是在马1井上实施欠平衡钻井的一口套管开窗侧钻井。马1井是吐哈油田三塘湖盆地马朗凹陷牛圈湖构造带牛圈湖1号背斜上的一口预探井。通过对马1C井的地层岩性、储层特性、地层稳定性和可钻性、地层压力等多方面分析，室内对马1C井欠平衡钻井液进行了试验研究，确定出低密度油基钻井液的配方。经现场应用表明，低密度油基钻井液密度为0．87－0．88g/cm^3，在欠平衡钻进过程中处于负压状态，达到了保护油气层的目的；钻井过程中始终有溢流发生，3次自动点火成功，着火持续时间最长达35min，火焰最高约6m；岩屑返出均匀，无坍塌现象，机械钻速最高达30m/h，是马1井对应井段机械钻速（8．5m/h)的3．5倍；低密度油基钻井液性能稳定，较好地保护了油气层，确保了马1C井套管开窗和欠平衡钻井施工顺利。     

林4-36X井防漏防窜水泥浆固井技术

林4-36X井是二连油田低压区块上的一口开发井,目的层段压力系数0.6～0.9,钻井过程中在油层段1372.4 m和1485.3 m处发生漏失,井漏时钻井液密度1.19 g/cm3;在发生井漏的同时,也存在着油水外浸.在井温低、水泥用量小的情况下,采用低密度防漏防窜水泥浆体系固井,通过降低水泥浆密度并在水泥中加入弹性防漏堵漏材料,提高水泥浆的防窜性能等技术措施进行固井,施工作业顺利,电测固井质量优质.