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。     

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.     

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。     

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。     

煤层气储层渗透率特征研究

采用煤岩渗流试验装置,研究了煤层气储层中气体的渗流规律,以及气体滑脱效应、有效应力对煤岩渗透率的影响。从理论上研究了煤岩孔隙系统特征。研究结果表明,由于煤岩特殊的双重孔隙介质特征,有效应力对渗透率影响非常严重。岩石总有效应力增大,煤岩渗透率下降。而卸压时渗透率只能得到一定程度的恢复,从而造成渗透率的损失。     

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。     

JHTR真三轴应力夹持器的研究与应用

研究了一种模拟油气储层及煤层气储层条件下的JHTR多功能真三轴应力夹持器,解决了在真三维压力状态下,科学真实地模拟地层条件下储层渗透率的变化规律及欠平衡、正压差、平衡钻井过程中的泥浆动态污染过程,并可实现模拟储层污染过程和渗流测试过程一体化,避免多次装夹样品产生应力效应等问题,解决了国内外现有产品技术上的缺陷,为在真实模拟储层三轴应力条件下进行岩（煤）心渗透率测试以及其他力学参数变化规律的研究提供了有效的评价手段。该岩（煤）心夹持器操作灵活、方便适用,是一种岩心试验的有效工具。     

多功能煤储层钻井液动态污染评价系统

多功能煤储层钻井液动态污染评价系统是一种模拟煤储层真三轴应力条件下的钻井液对煤储层的侵入、以及侵入储层的深度和程度,同时还可以进行各种真三轴应力条件下的煤储层各向异性特征研究的实验仪器,属煤层气钻井液保护与伤害评价测试技术研究领域。该评价系统具有测量煤层煤心在各向异性应力条件下渗透率变化以及在真三维压力状态下煤储层钻井液动态污染前后的渗流变化规律的功能;能模拟正压差、负压差、平衡钻井过程中的钻井液动态污染过程,实现煤储层污染过程和渗流测试过程一体化,避免多次装夹煤样产生应力效应;适用于煤储层气液两相渗透率测试,解决了目前评价实验中常用的伪三轴夹持器不能在3个轴向上加载不同轴压的问题以及流体驱替实验、钻井液污染试验、气液两相驱替试验要单独进行的缺陷,具有流程清晰、操作方便、实验软件模块化、实验数据标准化等特点。     

煤层气储层钻井液结垢伤害实验研究

我国煤层气储层渗透率低,有轻微结垢也极有可能导致渗透率大幅度降低。为了深入研究结垢对煤层气储层的伤害,在分析煤层气储层特征的基础上,利用饱和指数法预测了山西沁水郑庄煤层气储层在钻井液侵入时的结垢趋势,然后通过室内静态实验测定了钻井液与地层水在不同混合比、不同pH值条件下的结垢量,并通过岩心流动实验,进一步证实了钻井液侵入产生结垢对储层的伤害程度。研究结果表明,采用地表水配制的钻井液在侵入储层后有碳酸钙垢形成,结垢量随pH值升高而增大;钻井液侵入量越大,煤储层伤害越严重。     

基于煤层气可降解的羽状水平井钻井液室内研究

为解决煤层气羽状水平井井眼净化、井壁稳定和储层保护之间的矛盾,研制出可生物降解的钻井液技术。该钻井液为无固相聚合物钻井液体系,具有较高的动塑比和低剪切速率黏度,能很好地稳定井壁和保持井眼清洁。优选出能够降解无固相聚合物钻井液的生物酶,测试结果表明：该生物酶在001%加量、1 h能有效降解钻井液,较适宜的降解环境为：pH=55~70,温度20~50 ℃,氯化钠和氯化钾对生物酶降解效果影响较小。