煤层气钻井储层保护新技术研究

研究了我国煤层气储层孔隙和裂隙系统特征,分析了煤层气钻井的储层伤害机理。针对煤层气钻井储层保护难点,建议采用低固相或无固相钻井液、欠平衡钻井技术、屏蔽暂堵技术和加强固相控制等来保护煤层气钻井储层。     

伊宁凹陷煤层钻井液技术

伊宁凹陷煤层发育,单层厚度大,钻井过程中经常发生塌、漏、卡等事故。分析了该区煤层发生复杂情况的原因。提出了采用低固相钾盐聚合物钻井液体系,即在一开钻井液中加入K-PAM、SL、Na-HPAN及NH_4-HPAN胶液转化而成。经现场应用表明,该钻井液体系具有良好的流变性及润滑性,防塌能力强,满足了该区煤层钻井的要求。     

煤层气井储层的伤害及优选保护钻井工艺

介绍了我国煤层气储层孔隙和裂隙系统特征,分析了钻井液对煤气层储层的伤害机理。通过对煤层气钻井储层保护措施进行研究,提出了采用欠平衡钻井和微过平衡钻井等煤层气井储层的保护措施,该措施对煤层气储层开发生产具有很好的指导作用。     

提高煤层气井钻井效率的工艺技术

目前煤层气井钻井,特别是探井、参数井,钻井效率不高已成为影响煤层气勘探开发进程的主要因素之一。在分析影响煤层气钻井效率的原因的基础上,针对不同影响因素,着重从简化井身结构、开发保护储层的钻井液体系、优选钻井工艺、完善钻井设备配套等方面进行了探讨。提出了如下技术思路:①开发适用于152.4mm井眼的煤层气井专用绳索取心工具,从而将井身结构缩小一级;②研制能保护上部井壁、有效保护储层、满足获取煤层参数要求的钻井液体系,从而省去技术套管,将三级井身结构简化为二级井身结构;③推广不同循环介质下旋冲钻井工艺技术;④研究适应煤层气井的钻井液泵和固控设备配套方案。为提高煤层气井钻井效率,建议开展以下研究:①优化井身结构;②保护储层的钻井液体系;③优选钻井工艺;④完善钻井设备。     

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.     

沁南区域煤层气水平井瓜尔胶钻井液技术

针对沁南区域15号煤层水平井钻井采用清洁盐水和常规聚合物钻井液施工时的井壁坍塌和储层伤害等问题,在分析储层特征及钻井技术难点的基础上,研发了瓜尔胶钻井液和生物酶破胶液。通过优化瓜尔胶加量和评价瓜尔胶的耐盐性能,并复配其他处理剂,形成了瓜尔胶钻井液;通过优选生物酶种类、优化生物酶和助排剂的加量,形成了生物酶破胶液。室内试验表明,瓜尔胶钻井液具有良好的流变性和耐盐性能,可大幅提高煤岩抗压强度,在低温下易破胶,破胶后残渣小于300 mg/L,煤岩的渗透率恢复率达85%以上。沁南区域煤层气水平井应用瓜尔胶钻井液后,井壁稳定性良好;配合生物酶破胶液可以实现低温破胶,且单井日产能提高15%以上,具有较好的储层保护效果。研究结果表明,瓜尔胶钻井液可实现煤层长水平段钻井的顺利施工,完钻后可低温破胶,为易塌煤层气水平井钻井施工提供了一种新的储层保护方法。      

新型海水钻井液技术

在海上钻井，水源和环境保护是优选钻井液体系的关键因素，新型海水低固相不分散钻井液体系，既能满足现代海洋钻井技术的要求，又对海洋环境不造成污染。胜利石油管理局海洋钻井公司从 1994 年以来，使用新型海水低固相不分散钻井液体系完成了几百口井。结果表明，新型海水低固相不分散钻井液体系携岩能力强，抑制性能好，润滑防塌，钻井液性能易于维护，具有良好的经济效益和保护油气层、保护生态环境的双重作用。     

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。     

煤层气开采过程中储层损害原因分析及保护措施

在大多数煤储层中,都含有机械强度相对较低、应力敏感性相对较强,并伴随着微裂缝分布极为广泛等诸多特性。故此,当进行钻井时,很容易由于钻井液或者过多的钻井压力,而造成自身的损害,从而严重影响到最终的煤层气开发效果。本文主要基于钻井方面的相关技术,力求对煤储存层进行有效的保护,并且针对钻井有可能对煤层气储层造成一定损害的主要原因,进行了更深层次的细致分析。认为钻井液的性质,钻井过程中对井眼底部压力均对储层造成伤害。通过改变钻井方式,钻井技术以及固相控制技术等方式均会减轻钻井过程中对储层的伤害。通过泡沫钻井液进行储层保护方案成功应用于寺河矿区块的煤层气开采,从而切实提升了该区域的煤层气实际开发效率。     

辽河油田无固相强抑制水基钻井液技术

为解决辽河油田低渗透储层保护难度大、钻井故障发生概率高等问题,以卤水为分散相,通过优选核心处理剂,形成了无固相强抑制水基钻井液。室内性能评价表明:该钻井液能抗高温180℃和25%钻屑;抑制性能好,岩屑滚动回收率达98.7%;对储层伤害小,岩心渗透率恢复率大于90%;能封堵0.1~0.3 mm裂缝,具有较高的承压能力和抗返排能力。该钻井液在辽河油田在坨62井三开低渗透储层钻进过程中进行了现场试验,该井三开井段井径规则,未发生井下故障;与邻井相比,机械钻速和产油量高,表皮系数低。这表明,无固相强抑制水基钻井液能满足辽河油田低渗透储层安全钻进和储层保护的要求,具有推广应用价值。      

王古1井防漏防溢充气钻井液技术

王古1井地层压力系数低,上部地层活跃.使用充气钻井液,充气量过大,井底当量密度会较低,油气容易溢出(或涌出)井口;充气量过小,井底当量密度会较大,又会发生漏失,因此合理地控制气液比是本井防漏防溢的关键;井漏的发生必然会使钻井液进入储层,污染油层,因此保护油气层,钻井液体系的选择是关键;另外,井下高温不仅影响钻井液性能,特别是无固相盐水钻井液的性能,也给钻具防腐带来难度.针对这种情况,采用无固相盐水充(氮)气钻井液新技术较好地解决了该井在钻井过程中的既溢又漏的复杂问题,为解决低压钻井井漏及油层保护问题提供了经验与方法.介绍了该井充(氮)气钻井液的施工工艺技术.     

DUKHAN油田水平井钻井液技术

DUKHAN油田是江苏油田钻井处在卡塔尔承钻的区块，该区块井多为水平井，井深为3000～3200m，水平段长1000～1500m。针对该区块地层易漏、垮塌和造浆性强等特点，在不同的井段采用了不同的钻井液体系。即一开井段用清水／高粘度胶液；二开井段用高密度聚合物膨润土钻井液；三开用低固相聚合物钻井液；四开井段采用无损害无固相聚合物钻井液。现场应用结果表明，该套钻井液体系具有较强的抑制性，能保持较高的动塑比，提高钻井液的携砂和润滑能力，解决了上部地层井漏、垮塌和地层造浆，以及增斜段、水平段的携砂、润滑性问题，保证了DUKHAN油田钻井施工的顺利进行。     

欠平衡钻井NW无固相充气钻井液的研究

为了有效配合欠平衡钻井开发低压低渗透气藏，最大限度地保护气层．研制了NW无固相充气钻井液。该钻井液的特点是可避免钻井液中的固相颗粒堵塞储层孔隙，抑制性强，减少滤液进入储层，即削弱水锁损害，保护储层岩石孔隙的连通性；小阳离子具有优先吸附形成一层阳离子保护膜的特点，其分子结构中的憎水基团．起到阻止水分子侵入的作用，进而削弱由低压低渗储层天然渗吸效应产生的水锁损害；司时钻井液滤失量小，仅约为10mL，而且钻井液具有强抑制性，可以减小钻井液对油层岩石渗透率的影响，达到保护储层、增加采收率的目的。该钻井液可满足充气工艺要求。此外，该钻井液密度连续可调，能有效降低液柱压力．形成泡沫群体结构，具有群体封堵、疏水屏蔽及特有的流变特性等良好特性，防止低压地层漏失，保护气层；配方简单，维护使用方便，能够很好地满足欠平衡钻井工程的需要。     

充气泡沫气体钻井工艺技术

对于油气藏和地层压力系数小于1的井，无论是钻井还是修井一般均采用充气、泡沫、气体等工艺技术措施，降低井内压力，达到保护油气层和解决井漏的目的，并在油气层井段采用柴油机尾气工艺技术完成防止井下燃爆的任务。通过多口井的试验和现场应用表明．充气泡沫气体钻井施工技术，可以开采产层压力系数为1．0～0．3的低压油气井和枯竭性油气井，增大了石油天然气的可开采范围，有效地保护了油气层，具有实用性和可操作性；该工艺技术对一些适合空气、泡沫钻井的井漏井，达到了常规钻井液钻井和堵漏技术无法达到的效果，缩短了钻井周期，降低了井漏复杂井的钻井综合成本。     

川西新场上沙溪庙组气藏钻井液技术

开发川西新场上沙溪庙组气藏,钻遇地层为泥岩、砂砾岩、泥岩与砂岩互层,地层压力梯度从上至下由正常到压力过渡段,然后到异常高压.要求钻井液体系不但具有优良的防漏、防塌、防污染性能,而且能适应多种压力梯度情况,满足高密度要求.为克服表层的垮塌、缩径,采用高膨润土含量的钻井液开钻,并配合控制排量等措施;二开采用聚合物钻井液,根据气层压力调节钻井液密度,保持低粘度,适当放宽滤失量的限制范围,并利用固控系统清除钻屑、劣质膨润土;进入气层前,将聚合物钻井液转化为聚磺钻井液,并根据气层压力情况加重钻井液;对上沙溪庙组气层保护使用屏蔽暂堵技术.现场应用结果表明该套钻井液体系能保证钻井工程顺利进行,有效地防止了坍塌、卡钻和井喷等复杂事故的发生,大大提高了钻井速度,缩短了钻井周期,而且在高密度情况下钻井液具有良好的流变性能和保护气层性能.     

陕北横山区块水平井钻井液技术

横山区块气井水平井位于靖中北偏南地区,四开井身结构简化为三开井。该井钻井液技术难点包括:直井段浸泡时间长,长裸眼入窗井壁稳定性差、润滑防卡难度大;斜井段为防塌提高钻井液密度易造成刘家沟发生漏失,在60°～85°斜井段穿越大段易塌煤层;水平段长且轨迹调整频繁、易塌泥页岩钻遇率高。针对以上情况,采取了以下措施:优化直井段清水聚合物防塌配方;对刘家沟井段进行工艺承压堵漏,提升易漏地层承压能力;斜井段采用防塌抑制性强、悬浮能力好、泥饼黏滞系数低、流变性稳定、抗污染能力强的无土相复合盐水钻井液;水平段采用复合盐酸溶暂堵钻井液,保证了该井的安全施工,各井段井径扩大率小,电测、下套管均顺利。     

玉门青2-7井钻井液技术

玉门青2－7井一开井段砾石层成岩性差,胶结疏松,易卢井漏、井塌、沉砂;二开为砂泥岩互层,裸眼井段长,泥岩易水化膨胀,砂岩渗透性好易形成厚泥饼,砾岩、砂泥岩胶结差,井壁易坍塌,并存在石膏污染;三开为产层钻进,地层倾角大,裂缝发育,岩性为硬脆性泥岩,易发生掉块砖塌现象,井底温度高,根据该井地层特点、钻井工程要求和保护油气层的需要,一开使用“三高一适当”普通膨润土浆,防止了表层疏松砾石层的井漏、井漏;二开采用金属离子聚合物钻井液,该体系抑制能力强,防止了泥岩水化膨胀,具有良好的失水造壁性,防止了因砂岩地层渗透性好而形成的厚泥饼缩径,保证了长裸眼段的防塌及井下安全;三开选用金属离子聚磺屏蔽暂堵钻井液,该体系具有良好的失水造壁性,封堵防塌能力强,防止了油层段的剥落掉块垮塌,实现了近平衡钻井,保护了油气层。现场施工表明,该井钻井液技术满足了钻井、地质录井的需要,达到了保护油气层的目的。     

硅酸盐钻井液技术在牛斜114井中的应用

胜利油田牛庄洼陷东部主力含油层是沙三段,油藏类型为沉积岩油藏.该地区馆陶组以上地层成岩性差,易造浆;下部地层易坍塌,易漏;底部含有膏泥岩层,需注意防卡、防膏岩水侵.研究了硅酸盐钻井液配方和性能,并对其抑制性、抗固相污染及盐膏污染能力进行了评价.实验证明,硅酸盐钻井液具有良好的抑制泥页岩水化膨胀能力,并具有一定的抗盐膏抗固相污染能力.硅酸盐钻井液体系在牛斜114井进行了现场应用,密度达到了1.50 g/cm3,该钻井液在高pH值环境下能够防止地层的垮塌,起到了保护井壁的作用,悬浮携岩能力强,保护油气层效果好.     

扎纳若尔油田钻井液工艺技术

扎纳若尔油田是CNPC出资控股,与哈萨克斯坦共同组那宾阿克纠宾油气股份公司属下的主力油田。该油田的主要油层为石灰系,深度为2800-3800m左右。该油田的地层情况非常复杂,在钻井施工中经常发生井塌,井漏、卡钴等井下复杂事故,甚至造成井报废,为了提高钻井速度和效率,采用中国的钻井液体系,即一开选用密度为1.05-1.15g/cm^3的两性离子聚合物钻井液;二开用密度为1.05-2.00g/cm^3的两性离子聚磺饱和盐水钻井液体系;三开选用密度为1.14-1.16g/cm^3两性离子矣磺屏蔽暂堵钻井液,该套钻井液体系解决了大段粘土层,泥岩地层造浆,软泥岩塑性流动引起的起钻遇卡,下钻遇阻,划眼等井壁稳定问题;屏蔽暂堵技术提高了油层承压能力,避免了井壁稳定问题;屏蔽暂堵技术提高了油层承压能力,避免了井漏,较好地保护了油气层。该套钻井液体系适应了该区域地层特点,满足了钻井施工要求,油井日产量比过去提高了30%。     

松南气田低密度低伤害随钻堵漏钻井液技术

松南气田火成岩储层地层压力低,且裂缝发育,在钻井过程中极易发生井漏,降低钻井时效。针对该地区的地质特征与钻井要求,以钻井液的动速比为指标,优选了疏水缔合型两性离子聚合物PAADDC作为携岩剂;通过滤失造壁性能评价实验和压力穿透测试,优选了PB-1和不同粒径的超细碳酸钙构成的钻井液封堵防塌剂;通过堵漏评价实验,优选了中空弹性橡胶、碳酸钙颗粒和中空弹性微珠作为主要随钻堵漏材料。在此基础上研制了低密度低伤害随钻堵漏钻井液体系,并对其性能进行了综合评价。实验结果表明,该钻井液具有良好的流变性和封堵防塌性,防漏堵漏效果良好,酸化解堵效果显著。在腰平16井的现场应用中,钻井液性能稳定,成功解决了火成岩低压储层井漏影响钻井时效问题,满足了现场钻井施工和储层保护的需要。