『壹』 請教：氣井水鎖嚴重怎麼處理
個人意見抄關鍵是理解為啥水鎖，要是一次性的可以下泵抽或者是用連續油管氮舉回復生產。 要是常態的話就要從長記憶了，理解水從哪裡來，生成速度有多快是解決問題的關鍵。氣井不是很熟，幾年以前看過一個電泵排水采氣的文章。
『貳』 煤層氣低密度鑽井液技術研究
左景欒1 孫晗森1 呂開河2
基金項目:國家科技重大專項《大型油氣田及煤層氣開發》項目60「山西沁水盆地南部煤層氣直井開發示範工程」(項目編號:2009ZX05060)資助。
作者簡介:左景欒,女,工程師,現在中聯煤層氣有限責任公司。通訊地址:北京市東城區安定門外大街甲88號;郵編:10001。Email:[email protected]。
(1.中聯煤層氣有限責任公司 北京 100011;2.中國石油大學石油工程學院,山東東營 257061)
摘要:針對煤儲層井壁易坍塌、鑽井液易污染煤儲層等難題,研發出了中空玻璃微球低密度鑽井液體系。該鑽井液具有良好的流變性和濾失性,泥餅薄而緻密。同時具有很好的抗溫性、抗污染性能、防塌性能、沉降穩定性和保護儲層作用。在沁南示範區成功進行了1口井的現場試驗,有效防止了液體對煤儲層的污染。
關鍵詞:煤儲層 污染 低密度鑽井液 流變性 濾失性 現場試驗
Study of Light Weight Drilling Fluid for Coalbed Methane
ZUO Jingluan1, SUN Hansen1, LV Kaihe2
(1.China United Coalbed Methane Co., Ltd, Beijing 10001 1; 2.College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Dongying 257061, Shandong, China)
Abstract: In view of the collapsibility of borehole face and coal formation pollution resulted from drilling flu- id, this paper researched the light weight drilling fluid, whose density was reced by adding hollow glass micro- spheres.The study shows that the light weight drilling fluid has good rheological property and filtration property, and its mud cake is thin and tight . Moreover, this drilling fluid has a lot of good properties, such as temperature tolerance, antipollution, anti-sloughing, sedimentation stability and formation protection.This light weight drill- ing fluid has been applied in one well for field trial successfully at QinNan demonstration plot.Good performance on protecting coal formation from pollution has been observed.
Keywords: coal formation; pollution; light weight drilling fluid; rheological property; filtration property; field trial
我國煤儲層一般具有孔隙壓力低、滲透性差、裂隙發育等特點,鑽井液侵入易導致煤層污染,影響煤層氣的產量。在鑽探施工中應根據不同的要求和地層, 以節約成本、保證井內安全、保護目的煤層原生結構不受傷害為原則,選用合適的鑽井循環介質。
本文針對沁南示範區煤儲層井壁易坍塌、鑽井液易污染煤儲層等難題,研發出了有利於保護井壁穩定、減少儲層污染的低密度鑽井液體系,並成功進行了現場應用試驗。
1 煤儲層損害原因與機理研究
對從沁南示範區採回的煤樣分別進行了物性參數測試、X-射線衍射分析、掃描電鏡分析等測試分析,結果表明,煤儲層具有低孔、低滲、裂縫發育的特徵。同時,煤儲層還具有低壓力和低含水飽和度的特點。這些特點決定了在鑽井完井過程中如果不採取有效措施,儲層將受到很大傷害,造成滲透率下降,產量降低。鑽井過程中儲層損害原因主要有以下方面。
1.1 應力敏感性損害
應力對煤岩滲透率的影響見表1所示。從表1可知,當有效應力升高時,煤岩滲透率急劇下降,表明具有很強的應力敏感性。
表1 煤岩應力敏感性實驗結果
1.2 速敏性損害
使用1%標准鹽水進行了流動實驗,實驗結果見表2。由表2可以看出,標准鹽水在煤樣中的流速增加,滲透率不但不下降,反而有所上升,說明不存在速敏。在流速較大時,實驗中觀察到有細小煤屑顆粒流出,由於顆粒極小,不足以堵塞滲流通道,反而使煤岩滲透性增加。
表2 速敏性實驗結果
1.3 水鎖損害
煤層中微孔隙可以看做是無數曲折彎曲的毛細管,而煤層一般是弱親水的,當外來液體接觸煤層時,會產生強烈的吸水作用。液體的侵入對儲層滲透率的傷害十分明顯。試驗表明,當液體飽和度達到10%時,氣體滲透率傷害達50%,而當液體飽和度為30%時,氣測滲透率幾乎降為0。
1.4 固相侵入
煤岩中存在微裂縫,作業過程中固相和液相容易侵入。如果不對此採取有效措施,則固相和液相將大量侵入儲層,並且隨著後續作業的進行,其侵入量和侵入深度不斷增加,造成儲層滲透率大幅度降低,嚴重污染儲層。
由於煤儲層壓力低,裂縫及層理發育,鑽井液侵入儲層是主要的損害機理,因此應盡量採用低密度鑽井液體系,防止鑽井液大量侵入儲層。
2 保護煤儲層的低密度鑽井液研究
2.1 密度降低劑的選擇
由煤儲層損害原因與機理分析可知,壓差是影響煤儲層損害的重要因素,壓差越大煤儲層損害越嚴重。
中空玻璃微球是一種單胞鹼石灰硅酸硼類材料,外觀為白色粉末,呈化學惰性,抗高溫高壓,形成的鑽井液真實密度低,可降至0.6~1.0g/cm3,工藝簡單,風險小,儲層保護效果好,完全能滿足低壓煤層氣井及部分欠平衡井的鑽、完井施工。該技術的研究應用,將豐富低壓煤儲層鑽井液種類,改變目前煤儲層損害較為嚴重的局面。
2.2 中空玻璃微球性能評價
(1)中空玻璃微球密度
室內對中空玻璃微球樣品進行多次測定,得到其真實密度為0.37~0.45g/cm3。
(2)中空玻璃微球粒徑大小和分布范圍
採用激光粒度儀對中空玻璃微球進行粒度分析,測得90%的中空玻璃微球粒度小於123μm。
(3)中空玻璃微球機械破裂強度與抗壓強度
機械破裂強度是指單位體積的中空玻璃微球在機械壓力裝置下直接受壓發生破裂的最高壓力,而抗壓強度是指在不同恆定溫度下,一定濃度的中空玻璃微球在水中承受外壓力不發生破裂沉澱的最高壓力。對於鑽井液來講,後者的性能反映材料的穩定性,更為重要。中空玻璃微球強度實驗結果見表3。
表3 中空玻璃微球強度
由表3可見,中空玻璃微球抗壓性能好,在30MPa壓力下不破裂。
(4)中空玻璃微球含量與密度關系
分別在自來水中加入不同數量的中空玻璃微球,並測定加入後的液體密度。隨著中空玻璃微球含量增大,液體密度降低,40%含量時,密度可降低到0.75g/cm3。
2.3 中空玻璃微球對鑽井液性能的影響評價
(1)膨潤土漿配製
400ml水+12g膨潤土+0.06g純鹼,攪拌20min,老化24h備用。
(2)中空玻璃微球對鑽井液性能的影響
圖1表明,鑽井液濾失量隨中空玻璃微球的加入而降低,10%含量之前,濾失量降低最快,10%~30%時,降低速度減慢。
圖1 鑽井液API失水量與中空玻璃微球含量關系
由圖2可以看出,隨著中空玻璃微球含量的增大,鑽井液的塑性粘度增加,但加量低於30%時,塑性粘度增加幅度不大,加量大於30%時,塑性粘度增加明顯。
由圖3可以看出,隨著中空玻璃微球含量的增大,鑽井液動切力增加,加量為40%時,動切力由3Pa增加到近5.1Pa。
經中空玻璃微球水基鑽井液污染後的岩心,其最終滲透率恢復率可達95%,而經未加有中空玻璃微球的鑽井液污染後的岩心,其最終滲透率恢復率不足60%。因此,中空玻璃微球鑽井液有利於保護儲層,同時形成的泥餅易於清除。
2.4 中空玻璃微球低密度鑽井液研究
(1)單劑篩選
在基漿中加入一定數量的增粘劑,高攪20min後測其室溫性能。然後分別在120℃和150℃下老化16h,冷卻至室溫後再測其性能。所評價的各種增粘劑中DSP-2抗溫性能較好,在增粘切的同時還具有較好的降濾失作用,故選DSP-2為鑽井液體系中的增粘劑;LY-1無論在常溫還是高溫老化後都具有很好的降濾失效果,說明其具有較好的抗溫性能,可作為鑽井液體系的降濾失劑使用;胺基聚醇AP-1、硅酸鈉、硅酸鉀及高濃度的甲酸鈉均具有很好的抑制性,胺基聚醇AP-1與某些鹽配合使用抑制效果更好;封堵防塌劑FF-2具有良好的封堵防塌作用;幾種表面活性劑能較好的降低界面張力,其中SP-80效果最好,且SP-80表面活性劑的表面張力隨溫度變化而變化的幅度不大,說明其具有較好的抗溫能力。
(2)鑽井液配方研究
(1)優選鑽井液配方及性能
在增粘劑、降濾失劑、抑制劑和表面活性劑確定以後,利用各種處理劑的特性對各種處理劑的用量進行優選優配,以得到既滿足鑽井工程要求,又利於保護儲層的鑽井液配方。經過大量實驗,優選的鑽井液配方及性能見表4。
圖2 鑽井液塑性粘度與中空玻璃微球含量關系
圖3 鑽井液動切力與中空玻璃微球含量關系
表4 優選鑽井液配方及性能
由表4可以看出,優選鑽井液具有良好的流變性能和濾失性能,泥餅薄而緻密,API濾失量小於5ml,高溫高壓濾失量小於15ml。120℃老化16h後鑽井液性能穩定,說明具有很好的抗溫性。
在優選配方中分別加入不同數量的劣質土粉,優選鑽井液污染前後性能穩定,說明其具有良好的抗污染性能。
優選配方回收率遠大於清水回收率,線膨脹量遠小於清水線膨脹量,說明優選配方能有效抑制泥頁岩水化膨脹分散,具有很好的防塌性能。
(2)封堵性能評價
由表5可以看出,優選配方對不同滲透性砂層均具有較好的封堵效果。
表5 砂層封堵實驗數據
(3)沉降穩定性評價
實驗結果表明,優選配方高溫的沉降穩定性很好,靜置48h後,鑽井液的上下密度差僅為0.02g/cm3。
(4)鑽井液保護儲層性能評價
從表6可以看出,岩心的滲透率恢復率較高,說明優選鑽井液具有很好的保護儲層作用。
表6 滲透率恢復實驗
3 鑽井液現場試驗研究
在室內理論和實驗研究的基礎上,在沁南示範區進行了1口井的現場試驗研究。
3.1 試驗井基本情況
試驗井完鑽井深690.00m,完鑽層位:石炭系太原組,目的煤層為二疊系下統山西組3#煤層(639.00~645.00m)。
3.2 現場試驗
現場試驗配製鑽井液密度為0.95g/cm3,粘度為55Pa·s,pH值8。從井深為590m開始,一直使用該鑽井液到該井完鑽為止,施工順利。
現場試驗結果表明,中空玻璃微球在鑽井液中起到了降低密度的作用,鑽井液密度0.95g/cm3,該鑽井液的失水較小;粒度較小的玻璃微球還具有很好的封堵作用,對煤層的吼道進行暫堵形成一層保護膜,有效防止了液體對煤層的污染。
參考文獻
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