钻井过程中煤层气储层损害机理研究

由于煤层气储层的特殊性,钻井过程中容易造成储层损害,研究钻井过程中煤层气储层损害机理具有重要的实际意义。在分析山西沁水盆地煤层气储层特征的基础上,对钻井过程储层损害因素进行实验研究。过平衡钻井方式、毛细现象、钻井液滤液及固相颗粒侵入、水敏损害、聚合物滞留以及钻井液滤液与煤层水不配伍或配伍性差是煤层气钻井过程中储层损害主要因素。在过平衡钻井过程中,钻井液滤液及固相颗粒侵入速度、侵入半径和侵入深度随压差增加而增大。采用欠平衡钻井技术、减少钻井液滤液及固相颗粒侵入以及使用处理后煤层气采出水和可降解聚合物配制钻井液是减少储层损害程度有效措施。     

煤层气储层损害机理及应对措施

针对山西沁水盆地南部中高阶煤储层,利用X射线衍射、溶剂抽提后质谱分析、扫描电镜、低温氮吸附和压汞法,测试了钻井液组分对煤岩有机分子结构、割理和基质孔隙的影响特征;开展了压力波动条件下,不同类型钻井液对煤储层应力敏感性、钻井液滤失量以及钻井液侵入后的储层损害的对比实验。分析认为减小煤层气储层损害需要综合考虑钻井液组分和钻井工程两方面因素,钻井液中淀粉类、纤维素类组分对煤岩的物理化学性质产生较大影响,压力波动是导致储层损害的主要推手。煤层气水平井钻井过程中,泡沫钻井液可以减少钻井液对煤储层的侵入量,清水钻井液侵入煤储层后的渗透率损害率最低,减小钻井压力波动是稳定井壁和保护储层重要工程措施。     

煤层气储层钻井过程中的地层损害及保护

钻井施工是造成煤层气储层损害的一个重要环节，针对煤层气储层的特点，分析了煤层损害的机理及特殊性，并简要介绍了保护煤层免受损害的钻井技术。     

沁水盆地清水钻井液对煤储层损害机理

针对沁水盆地煤层气水平井开采中以清水作为钻井液的情况,室内采用X射线衍射、扫描电镜、煤岩膨胀实验和敏感性实验分析了煤层气储层岩石组成及理化性能,同时结合水质结垢预测、水质粒度分析与动态体积流过量实验等方法研究了清水钻井液,结果表明清水对煤层气储层造成损害的因素为:与地层水配伍性不好易结垢、矿化度较地层流体低易引起煤层中黏土矿物水化膨胀、自身絮凝能力弱易造成微小固相颗粒堵塞污染、返排能力差不利于煤层气排水开采。     

煤层气钻井工程多因素损害机理研究

单并产量低严重制约着国内煤层气的效益开发,钻完井过程中的煤层渗透率损害被认为是影响单井产量的重要因素之一,针对山西沁水盆地中高阶煤岩的物理化学特性,通过煤岩解吸和渗透率、恢复率、X射线衍射、溶剂抽提后质谱分析、扫描电镜、低温氮吸附和压汞法,测试煤岩的有机分子结构、割理和基质孔隙在钻井液单组分作用下的物理化学性质变化,并对不同类型钻井液在压力波动下应力敏感性损害、钻井压力波动下钻井液滤失量大小以及钻井液侵入后的渗透率损害进行了系统研究.     

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。     

保护储层的钻井液研究技术研究现状

通过对储层伤害的室内评价,综述性的分析油、气层的主要伤害机理,以及在开发过程中对储层的伤害机理,提出针对不同储层类型保护储层的钻井液技术,即保护疏松砂岩储层、裂缝性储层、裂缝-孔隙型储层的钻井液技术.     

煤层气储层特征及钻井液选择

我国煤层气储层微孔和裂缝发育,储层渗透率、压力及含气饱和度均偏低,煤岩表面常常带有负电荷;为了较好的开发煤层气储层,钻井液应当具有较强的封堵性和抑制性、合理的密度和pH值,较低的表面张力;本文介绍了几种国内外应用较为成功的煤层气钻井液选择.     

煤层气水平井钻井过程储层损害机理

以山西沁水盆地山西组3号煤层为研究对象,对羽状水平井钻井过程可能发生损害煤储层因素如钻井液固相、水敏损害、应力敏感性、毛细现象、结垢和聚合物堵塞等进行了实验研究。结果表明,山西沁水盆地3号煤层孔隙度和渗透率均较低,煤层黏土矿物含量较高,水敏损害、结垢、钻井液固相侵入和聚合物堵塞是水平井钻井过程中造成煤储层损害的主要因素。使用合适矿化度、密度和具有防垢功能的钻井液以及可解除的钻井液处理剂是煤层气水平井钻井过程保护煤储层的有效措施。     

模拟井下环境钻井液损害地热储层实验研究

通过模拟北京地区地热井环境,研究了热储层岩样在常用水基钻井液作用下损害程度的大小,得出热储层岩样综合损害程度为弱~中等偏弱。通过温度、压差、滤失量对热储层损害影响的实验研究,得出随着温度的升高、压差及滤失量的增加,钻井液对储层的损害程度逐渐增大,研究发现野外露头岩心与井下现场实际岩心损害规律趋于一致。     

基于煤层气水平井的可降解聚合物钻井液研制与应用

为解决清水钻进带来的煤层井壁严重失稳问题,开发出可降解聚合物钻井液,其组成为：清水+0.1%纯碱+0.5%可降解聚合物DPA+1.0%润滑剂WLA。性能测试结果表明,可降解聚合物钻井液较清水具有强的防膨性,侵入煤层深度浅,对煤岩强度影响小,稳定井壁能力强;对煤层有污染,但通过氧化型破胶液可以有效解除可降解聚合物钻井液造成的煤层污染,达到保护煤层的目的。6口煤层气U型水平井应用结果表明,可降解聚合物钻井液稳定井壁能力强,配合后期破胶液技术,综合煤层保护效果好。     

煤层气水平井可降解钻井液体系研究

为了尽可能地降低钻井液对煤层气储层的伤害,采用钻井液配方实验、粒度分析测试、滤饼清除实验、高温高压膨胀量测试和煤岩气体渗透率测试等试验手段,对煤层气水平井可降解钻井液体系进行了综合评价。结果表明：在可降解钻井液中,液态的特种生物酶具有较快的破胶速度和较彻底的破胶效果,2 h后破胶率超过85%、破胶后浆液黏度≤2.5 m...     

煤层气储层水锁损害机理及防水锁剂的研究

水锁效应是造成煤层气储层损害的主要因素之一,研究其水锁损害机理和防水锁技术有利于保护煤层气储层,从而提高煤层气采收率。以山西沁水盆地3号煤样为研究对象,实验研究了外来流体侵入对煤层气解吸时间和渗透率的影响。结果表明,外来流体侵入延长煤层气解吸时间和降低渗透率,随着含水率上升,煤层气解吸时间延长和渗透率降低。在此基础上进行了防水锁剂的研究,优选出了防水锁剂FSSJ,并对其性能进行了评价。结果表明,FSSJ起泡性弱、降低表面张力、增大接触角、降低煤芯自吸水量、减少煤层气储层水锁损害,具有较好的防水锁效果。煤层气储层水锁损害应具备自然条件、物质条件以及压力条件。     

煤层气勘查中绿色钻探技术应用

随着煤系矿产勘探开发的不断深入,尤其国家提出“碳达峰、碳中和”目标以来,在勘查过程中推行绿色勘查技术势在必行。本文在绿色勘查概念的基础上,结合煤层气钻探生产工艺流程,根据煤系气储层特征及致害因子,分析了保护储层及周边环境的钻探技术。通过分析钻探施工对地下水污染的特点、污染物的主要成分及污染途径,提出了对应的污染防治措施及处理技术。介绍了两种煤系气开发时提高钻探效率的工艺,同时可降低作业过程中产生的污染物总量和污染影响时间。并针对绿色钻探设备配置、钻井液配比、废弃物回收处理等相关技术进行了探讨。     

纳米材料稳定的微泡沫钻井液降低煤层气储层伤害的实验研究

针对我国煤层气储层低孔低压的特点,笔者提出采用纳米材料暂堵技术与可循环微泡沫钻井液相结合的技术思路。通过泡沫钻井液稳定性评价、钻井液性能参数测试与微观形态观测、煤岩膨胀性测试、煤岩滚动回收率评价、原状煤岩气体渗透率测试等方法,对纳米材料稳定的微泡沫钻井液降低煤层气储层伤害的能力进行了评价。结果表明：纳米材料可以提高泡沫钻井液的稳定性;纳米材料稳定的微泡沫钻井液密度（0.7~1.0 g/cm 3）与黏度指标可控,并且能有效抑制煤岩基质吸水膨胀,可满足低孔低压煤层的钻进要求;纳米材料稳定的微泡沫钻井液可有效封堵低孔低渗煤层,而通过表层切片处理后,煤岩气体渗透率恢复率达72%~96%。综合来看,纳米材料稳定的微泡沫钻井液不仅可以保证煤层稳定,还能降低对煤储层的伤害,适合低孔低压煤层气储层钻进。     

适用于煤层气开采的低密度钻井液技术研究与应用

针对煤储层井壁易坍塌、易受钻井液污染等难题,通过中空玻璃微球密度降低剂的优选及对钻井液性能的影响评价实验,研发了中空玻璃微球低密度钻井液体系.钻井液性能评价实验结果表明：该钻井液具有良好的流变性和滤失性,泥饼薄而致密,API失水量小于5 mL,高温高压失水量小于15 mL,120 ℃老化16 h后钻井液性能稳定,具有很好的抗温性;同时,该钻井液具有很好的抗污染性、防塌性、封堵性、沉降稳定性和保护储层作用.沁南示范区成功进行了1口井的现场试验,钻井液密度0.95 g/cm 3,有效防止了液体对煤储层的污染,有利于后续的煤层气开采。     

绒囊钻井液控制煤层气储层伤害室内研究

室内用成核剂、成膜剂、成层剂和定位剂配制密度为085 g/cm3的绒囊钻井液,研究其对煤层的封堵及保护效果。用内蒙古煤研磨成不同目数煤粉,分别模拟大、中、小漏失通道做煤屑充填封堵实验,回压05 MPa,KCl清水钻井液加压05 MPa全部漏失,绒囊钻井液加压5 MPa无漏失。利用内蒙古煤钻取煤柱塞做煤柱塞封堵实验,KCl清水钻井液随压力增加漏失速率增大,绒囊钻井液加压600 MPa无漏失。KCl清水钻井液污染后煤柱塞渗透率恢复值小于66%;绒囊钻井液污染煤柱塞,切片10 cm后渗透率恢复值大于96%。绒囊钻井液能够封堵煤层,有效减小对煤层的伤害。