宁武盆地煤层气勘探现状及试采效果

煤层气藏与常规天然气藏相比，开采方式和排采规律等方面都有其独特性。通过在山西宁武盆地开展煤层气勘探评价工作，对目标区优选及前期抽排试验，证实了宁武盆地具有一定的煤层气资源。对该区地理环境、地质构造特征、资源概况、勘探现状及探井试采情况等进行了论述，并对试采成果进行了对比；通过对该区排采状况进行分析，认为宁武盆地煤层气资源可靠，应该继续开展勘探和试采工作，并进一步优选有利区域和开发方式。     

实时变黏压裂液在宁武盆地煤层气井的应用

宁武盆地石炭系上统太原组9号煤层在区域内分布稳定,含气量较高,是该区块煤层气勘探开发的主力层位。前期改造过程中多采用活性水压裂液体系,但由于煤层的松散、弱胶结、高滤失性等特点,存在地面施工压力高、波动大、易砂堵等问题,施工成功率仅55.6%,严重影响改造效果。室内研究形成了一种适用于煤层气井压裂的可实时变黏压裂液体系稠化剂HT-1,其具有施工全程黏度可控、在线混配、连续施工、低温破胶、破胶液残渣含量低等特点,提高了压裂液效率和携砂性能,降低了压裂液破胶液对煤层的伤害。现场应用表明,这种可实时变黏压裂液体系在施工过程中性能良好,能够满足设计要求,为该地区煤层气勘探开发提供了重要的技术保障。     

费尔干纳盆地井壁失稳机理研究

井壁失稳是制约费尔干纳盆地油气勘探开发的重要因素之一。地质工程资料的综合分析表明,费尔干纳盆地由于受到构造运动的挤压,地应力高、地层破碎,特别是地层裂缝发育且存在多个压力层系,钻井过程中井下垮塌、井涌、漏失等复杂事故频繁发生。费尔干纳盆地多种井壁失稳机理共存、互相作用,以裂缝性地层的井壁失稳为主,选择合理的钻井液密度和良好的封堵性可有效防止费尔干纳盆地钻井过程中的井壁失稳问题。在深 入分析井壁失稳力学机理的基础上,建立了费尔干纳盆地合理钻井液密度的确定方法,研究结果在吉达４井应用获得良好效果,卡钻等事故大大减少,钻井周期缩短了３２％。     

百色盆地井壁失稳机理及防塌建议

通过对地层倾角资料的分析,从双井径资料发现,短轴长度与钻头尺寸接近,长轴明显大于短轴,井壁扩大的主要方向与最大水平主应力方向一致,同时也存在井壁扩大与最小水平应力方向一致的井段,说明造成百色盆地那读组泥岩井壁坍塌的首要因素是软弱裂隙,其次是应力集中。通过力学理论分析,计算出地层坍塌压力当量密度为140g／cm3。根据井壁失稳机理和地层坍塌压力的计算结果,建议加强该地区钻井液的封堵性以及合理调整钻井液密度。     

沁水盆地煤层气井坍塌压力预测

针对煤层气井井壁稳定问题,应用力学分析方法从井壁应力分布入手,根据斜井井壁稳定力学模型,分别结合Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则,建立水平井筒井壁坍塌压力计算公式。应用所建立的公式对沁水3#煤层羽状水平井坍塌压力进行了预测。计算结果表明,井眼沿最大水平主应力方向时,坍塌压力为负值,这种情况下煤层气井不会坍塌,井眼稳定;当井眼沿最小主应力方向时,坍塌压力高于或者略低于地层压力,说明煤层羽状井眼不稳定,会产生煤粉;当井眼介于最大和最小水平主应力之间时,其坍塌压力在所计算的两个压力之间。     

泾河油田延安组煤层特性与井壁失稳机理

泾河油田在钻井过程中延安组煤层发生井壁失稳问题。通过对泾河油田延安组煤岩特性分析,应用井史与测井资料分析煤层井壁失稳情况,得出泾河油田钻遇煤层井壁失稳主要表现为井塌,约三分之一煤层发生中等与严重井塌,平均井径扩大率超过10%。最终证明,泾河油田延安组煤层失稳情况不是很严重,大部分煤层段为性状稳定的暗煤,一般井壁稳定性高;而失稳煤层段主要因为钻井液封堵性能不足导致割理、裂缝发育煤层和含泥岩夹层的劣质煤层坍塌。     

沁水盆地在用煤层气钻井液伤害沁水3#煤岩室内评价

研究沁水3#煤岩储层钻井液储层伤害机理,对沁水煤层气开发至关重要。室内对比测定了清水、绒囊、膨润土聚合物等3类钻井液伤害端氏煤矿3#煤岩柱塞前后渗透率值。结果表明,清水、绒囊钻井液、膨润土聚合物钻井液伤害煤岩柱塞平均渗透率恢复值为70.88%、84.22%和49.26%。结合渗透率恢复实验数据、煤岩柱塞伤害时漏失情况,分析钻井液储层伤害的主要因素有钻井液滤液及颗粒伤害、煤岩自身煤粉及微粒运移、某些表面活性剂与地层不配伍等。建议钻井使用无固相控制煤粉运移的钻井液,适当使用处理剂封堵地层控制滤液与煤层接触机会,根据具体煤岩情况优选表面活性剂避免煤岩与表面活性剂不配伍造成储层渗透率降低。     

基于井眼坍塌角度和坍塌深度预测模型的泥岩水平段井壁稳定性评价方法

在水平井钻进过程中,泥岩水化会导致岩石强度逐渐降低。目前依据临界坍塌压力确定的钻井液密度只能维持初始阶段井眼平衡,难以保持整个钻进过程中水平井井壁稳定。为此,根据线弹性岩石力学理论,结合Mohr-Coulomb准则,建立了泥岩水化后的井眼坍塌角度和坍塌深度模型,分析不同地应力作用下井眼的破坏程度和扩径率。结果表明,井眼坍塌深度随着岩石强度衰减而增大,总体坍塌面积增大;随着岩石浸泡时间增加,岩石强度和弹性模量逐渐减小,岩石泊松比和内摩擦角逐渐增大,适时调整钻井液密度才能减少岩石强度衰减造成的井眼坍塌。在一口水平井案例应用中,利用建立的岩石强度衰减井眼扩径率模型,设计了井眼扩径率与合理钻井液密度匹配图版,根据该图版适时定量调整钻井液密度,可有效改善井眼坍塌风险。该方法可为水平井地层强度衰减的井壁稳定评价及合理钻井液密度设计提供理论依据。     

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。     

钻井液处理剂及体系对泥页岩坍塌压力的影响研究

水基钻井液通常使泥页岩坍塌压力增加,研究钻井液及处理剂体系对地层坍塌压力的影响有助于研究优选防塌钻井液处理剂及体系.介绍了通过岩心力学性能测试分析计算地层坍塌压力的方法,研究了部分处理剂对地层坍塌压力的影响,认为增强抑制和封堵能力可降低地层坍塌压力.文中提出的钻井液处理剂及体系对泥页岩坍塌压力影响的研究方法是切实可行的,可用来优选研究防塌钻井液处理剂、优选防塌钻井液体系、确定合理的防塌钻井液密度.研究表明,在聚合物或聚磺钻井液中加入抑制剂(如KCl)和粒度及软化点适当的封堵材料可降低地层的坍塌压力.     

吐哈盆地煤岩特征与分布

吐哈盆地内不仅蕴藏着丰富的石油天然气及煤炭资源，而且蕴藏着丰富的煤层气资源。主要是从吐哈盆地煤岩特征入手，展开对煤质、煤岩组分、煤深化程度、煤层分布、厚度、埋深、生烃特点的分析研究。通过利用大量的井资料和实验数据分析这些因素对煤层气生成及产出的影响，为在吐哈盆地寻找煤层气勘探有利区带提供重要依据。     

泾河油田延安组煤层特性与井壁失稳机理

泾河油田在钻井过程中延安组煤层发生井壁失稳问题。通过对泾河油田延安组煤岩特性分析,应用井史与测井资料分析煤层井壁失稳情况,得出泾河油田钻遇煤层井壁失稳主要表现为井塌,约三分之一煤层发生中等与严重井塌,平均井径扩大率超过10%。最终证明,泾河油田延安组煤层失稳情况不是很严重,大部分煤层段为性状稳定的暗煤,一般井壁稳定性高;而失稳煤层段主要因为钻井液封堵性能不足导致割理、裂缝发育煤层和含泥岩夹层的劣质煤层坍塌。     

封堵成膜钻井液技术在昆2井的应用

柴达木盆地昆特依凹陷构造油藏埋藏深,地质结构复杂,为解决该区域"喷、漏、塌、缩、卡"高危地层的安全、优快钻井技术难题,在理想充填理论、成膜理论、超低渗透钻井液理论的基础上,研制出了封堵成膜钻井液。通过砂床浸入深度试验、膜结构密封性能试验、承压与滤失试验、渗透率恢复试验、回收率试验,对钻井液性能进行了综合测试,并针对昆2井的地层孔隙度、渗透率、岩性、井底温度及开钻顺序,对钻井液配方进行了优化。应用结果表明:封堵成膜钻井液具有优良的井壁稳定作用,首次在昆特依构造上实现了零复杂、零事故钻井,提高了机械钻速,缩短了钻井周期,顺利完成了钻探任务。     

宁武盆地南部煤层气富集的主控因素

宁武盆地是我国典型的中煤阶构造残余盆地,勘探证实其南部具有很好的煤层气勘探潜力,但煤层气富集的主控因素尚不清楚。为此,分析了盆地南部主要含煤地层的沉积环境、煤质特征、热演化程度与煤阶分布、煤储层物性等地质特征,通过构造特征、地应力分布特征、封盖条件分析,结合前期勘探成果,综合研究后认为:宁武盆地南部煤层气的富集受构造部位、应力场以及煤层顶底板封闭条件控制,构造上斜坡带煤层气富集高产,构造应力场低值区煤层渗透性好,封闭条件好的地区煤层气保存条件好。进而预测出W02井以东、W04井以南地区具有获得高产煤层气井的有利条件,是有利的煤层气富集区。     

乾安地区井壁坍塌机理及钻井液技术研究

吉林油田乾安地区存在着严重的井壁坍塌、掉块等问题。利用X-射线衍射分析、电镜扫描、分光光度法、电动电位分析、滚动回收率测试和膨胀率测试等实验手段,对乾安地区岩样的结构及理化性能进行了系统分析。通过分析认识到,该地区泥页岩属中～弱膨胀和中～弱分散的硬脆性泥页岩,并进一步讨论了该地区复杂地层井壁坍塌的机理,形成了满足该地区地层钻井要求的有机硅成膜钻井液。现场试验结果表明,该钻井液能有效控制该地区的井壁失稳,大幅度降低井下复杂情况的发生。     

印度尼西亚M气田泥页岩井壁失稳机理及对策

印度尼西亚M气田地质构造复杂,泥页岩裂缝发育,存在异常高温高压,钻井期间频繁发生坍塌卡钻事故,严重影响了作业效率.通过对M气田地层孔隙压力、地应力、安全钻井液密度窗口进行定量计算,并根据现场井壁坍塌特征及地层特性,分析了该气田井壁坍塌原因主要是泥页岩裂缝发育,存在高密度下的“呼吸”效应及水化作用.根据该气田井壁坍塌机理...     

硅酸盐钻井液体系在鄂尔多斯盆地东胜气田的应用

鄂尔多斯盆地东胜气田二叠系石千峰组、石盒子组发育大段泥页岩,在钻井施工中井壁失稳现象频发。结合东胜气田地层特征,分析井壁失稳原因,研究硅酸盐的封堵性和抑制性,优选形成硅酸盐钻井液配方,并对其抑制性及封堵性进行实验研究。研究结果表明:(1)石千峰组、石盒子组泥页岩中黏土矿物平均含量为56%,以伊蒙混层为主,伊利石次之;泥页岩原生层理及微裂缝,黏土矿物中伊利石、蒙脱石的水化膨胀性能差异是井壁失稳的主要原因。(2)自主研发的硅酸盐钻井液体系具有较强的抑制泥页岩水化膨胀的能力,较强的微小裂缝封堵能力;当该体系中硅酸盐的模数为2.8~3.0、加量3%、p H值维持在11以上时,硅酸盐钻井液的抑制效果更好;同时该体系中的硅酸盐与地层矿物反应生成絮状沉淀,可封堵地层微小裂缝和孔隙,阻止滤液深度侵入,维持了井壁稳定。(3)通过在东胜气田两口井的现场试验,达到了环境保护和井壁稳定的目的,取得了较好的应用效果。该研究成果为其他类似地质条件钻井液的应用提供了借鉴经验。     

鄂尔多斯盆地西部页岩油水平井井壁稳定技术

页岩油水平井储层段的井壁稳定至关重要,应用电镜扫描、X衍射、膨胀分散性实验及岩石力学测试等方法,对储层段泥岩矿物组构和理化性能进行了研究。结果表明,研究样品发育微裂隙,黏土含量高达62.24%,以伊利石为主,不含蒙脱石;呈现弱膨胀、弱分散、强亲油弱亲水的特征,在水基钻井液浸泡36 h后,抗压强度下降24.8%。基于以上研究,优化水基硅酸盐钻井液性能及配套措施,形成了页岩油水平井井壁稳定技术。东平1井水平段长625m,一趟钻顺利完钻。     

基于相场法的井壁微裂缝扩展规律及坍塌机理研究

文章建立了基于相场法的微裂缝扩展模型,通过数值模拟发现了井壁微裂缝的起裂、扩展和转向等现象,分析了钻井液液柱压力和天然裂缝对井壁微裂缝扩展的影响规律,预测了防止微裂缝扩展的坍塌压力。结果表明：当钻井液液柱压力较小时,井壁经历了微裂缝的萌生、扩展、分支缝产生和交叉贯通等阶段;随着钻井液液柱压力趋近坍塌压力,井壁上产生的微裂缝数量减少、缝长变短、扩展速度降低;具有天然裂缝的基岩起裂所需能量比完整基岩破坏所需能量更低,微裂缝扩展速度更大,增大了井壁的坍塌压力。此外,天然裂缝位于最小水平地应力方向、夹角45°且与井壁连通时,最容易起裂和扩展,此处的井壁坍塌失稳风险最大。基于相场法的模型不仅能够可视化模拟井壁微裂缝扩展及坍塌过程,且坍塌压力预测结果与实钻情况相吻合。此研究为裂缝性地层井壁坍塌机理分析及防治提供了基础理论支撑。     

FDM-1成膜封堵剂的实验评价及应用

哈得逊地区石炭系地层以泥岩为主,夹薄层砂岩、角砾岩。钻井过程中剥落掉块严重,造成挂卡,岩屑代表性差,影响地质录井;增斜段和水平段钻井托压严重,定向和钻井效率很低。为此,钻井液引入了成膜封堵技术,对FDM-1新型成膜封堵剂进行了室内评价实验,建立了溶液漏失量和滤膜透失量评价成膜效率的方法,并对其在土浆中的作用机理进行研究。实验评价和现场应用结果表明,FDM-1是一种纳米-微米级高分子聚合物乳液,可在多孔介质表面通过滤失形成致密的高分子膜,这种高分子膜具有非渗透、可变形的特征,在地层孔隙中形成致密的封堵层,降低滤失量,有效地稳定井壁,解决泥页岩掉块问题。同时,通过改善泥饼质量起到润滑减阻,有效地解决定向托压的问题。