辽河盆地小龙湾地区煤层气井钻井液技术探讨.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第12卷第5期 2005年10月 特 种 油 气 藏 Special Oil and Gas Reservoirs Vol112 No15 Oct12005 收稿日期2005 - 05 - 17;改回日期2005 - 06 - 17 作者简介张振华1969 - ,男,高级工程师,博士后,2000年毕业于石油大学北京 , 主要从事油气井工作液化学和油气层保护技术研究。 文章编号 1006 - 6535200505 - 0068 - 04 辽河盆地小龙湾地区煤层气井钻井液技术探讨 张振华 中油辽河石油勘探局,辽宁 盘锦 124010 摘要对辽河盆地东部凹陷小龙湾地区煤层气地质特征进行了简要介绍,重点分析了煤层气井 钻井液技术的特殊性和煤层气钻井对钻井液技术的要求,研究了小龙湾地区钻井液技术。煤 层气钻井液技术的特殊性主要表现在煤储层的坍塌、 漏失和储层保护的特殊性上,要求钻井液 必须具有合理的密度,滤液具有良好的降低气液表面张力的作用,流变参数合理,抑制能力良 好,在水平井和分支水平井段钻进中具有良好的润滑性,pH值必须控制在合适的范围内。小 龙湾地区煤层气钻井适合使用无膨润土聚合物钻井液体系。 关键词煤层气;钻井液;井壁稳定;储层保护;小龙湾地区 中图分类号TE254 文献标识码A 前 言 煤层气是煤层中自生自储的非常规天然气资 源,主要指煤中有机质在煤化过程中生成的天然气 经转移、 散失仍保存在煤层中的部分气体,其主要 成分是甲烷 [1] 。辽河盆地东部凹陷小龙湾地区具 有丰富的煤层气资源。由于煤储层较常规油气储 层具有特殊性,比如井壁稳定性差、 煤储层很容易 受到伤害等,因此对钻井过程中所使用的钻井液体 系提出了较高的要求。本文通过对小龙湾地区煤 储层地质情况的简要分析,介绍了煤储层钻井过程 中井壁稳定及储层保护的特殊性,对该地区实施煤 层气钻井的钻井液技术进行了探讨。 1 地质特征 辽河盆地东部凹陷小龙湾地区具有良好的煤 层气资源,该地区煤储层深度在1 530～1 640 m之 间,累计煤层厚度一般为20～60 m ,煤级主要为褐 煤和长焰煤。该区煤炭资源丰富,煤质中等-较 好,具备较好的生气物质基础,也具有形成良好储 层的条件 [2] 。该区煤层参数见表1。 表1 小龙湾地区煤层参数 Tab11 Coal seam parameters in Xiaolongwan area 储层参数煤层累计厚度Πm煤级 割理密度 Π条Πcm2 兰氏体积 Π m 3Π L 兰氏压力 ΠMPa 临界解吸压力 ΠMPa 含气饱和度 Π 最小值21111185119714168 最大值121褐煤、 长焰煤110～1141810971311614098 平均值20～ 60 一般值1514961221216486 小龙湾地区煤层气储层条件与国内已获工业 煤层气流的地区有很多相似之处,说明该区块煤层 具有良好的开发前景。该区块与国内已获工业性 煤层气流地区对比情况见表2。 表2 小龙湾地区与其它地区煤层参数对比情况 Tab12 Coal seam parameters in Xiaolongwan area and other areas 对比参数柳林地区安阳地区铁法地区小龙湾地区 含气量Π m 3Π t 718～1617219～1312610～910510～710 煤级焦煤焦煤长焰煤褐煤-长焰煤 煤岩类型光亮-半亮煤半亮煤Π半亮煤 兰氏体积Π m 3Π t 18112～3212417122～191911115011118～18109 兰氏压力ΠMPaΠΠ41276122 含气饱和度Π7315～86136010Π8610 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 从表1和表2可以看出,小龙湾地区煤储层物 性较好,含气量中等,有利于煤层气的解吸和产出, 具有良好的开发前景。 2 钻井液的特殊性及对钻井液技术的要求 211 煤层坍塌的特殊性 1煤岩对机械力的作用十分敏感。煤岩裂 缝发育是区别于砂岩、 泥页岩的本质特征。单纯提 高钻井液密度,不仅会使钻井液的滤失量增加导致 井漏,甚至会形成新的裂缝,使得破碎地层更加不 稳定。因此,煤层钻进过程中钻井液的密度必须保 持在合适的范围内,合适的钻井液密度应在煤层坍 塌压力与破裂压力之间 [3] 。 2泥页岩夹层的膨胀推挤效应。煤岩多与 泥页岩互层,也可能与砂岩夹杂,辽河盆地小龙湾 和欧利坨子地区的煤层即是如此。煤层下的泥岩 或砂岩坍塌后,煤层因失去支撑而坍塌,同时煤层 的坍塌进一步促使上部泥页岩坍塌,形成恶性循 环。因此考虑煤岩的稳定时,必须同时考虑泥页岩 夹层的稳定性。 212 煤层漏失的特殊性 煤储层的漏失原理与碳酸盐岩储层的漏失机 理一致,主要是由于煤储层的低压造成的,如果钻 井液采用常规的水基钻井液,为了保证煤储层的井 壁稳定,钻井液又必须具有一定的密度,此时在钻 进低压煤层时,钻井液发生漏失就不可避免。 煤层气是一种赋存于煤岩或其它通道中的以 吸附为主的气体,煤层气从煤层举升到地面,需要 降低井底压力到吸附气的解吸压才能将煤层气顺 利抽放出来。因此要求在钻井过程中,钻井液和堵 漏剂不能对煤储层产生任何伤害。因此在煤储层 的钻进过程中,使用的堵漏剂必须具有良好的暂堵 特性,一旦加入降解剂就会立即降解,或者遇到煤 层流体就会顺利返排,不会对煤储层产生永久性的 伤害。 213 煤储层保护的特殊性 煤是一种可燃的有机岩,其化学组成可分为有 机质和无机质2大类,以有机质为主。煤层中含有 大量的粘土类矿物,主要以高岭石为主,另外还含 有少量的绿泥石、 蒙脱石和伊利石,粘土均分布于 有机质的颗粒中,呈团粒块状。高岭石矿物是膨胀 特性比较稳定的一族粘土矿物,是煤层中产生微粒 运移的基础物质。绿泥石是在富含镁和铁离子环 境中生成的粘土类矿物,当绿泥石遇酸后会溶解出 Fe 2 ,待酸消耗尽后就很容易形成Fe OH2凝胶 物。蒙脱石具有较强的离子交换能力,水分子容易 进入晶胞之间发生水化、 膨胀和分散。特别是在碱 性条件下,蒙脱石的水化分散作用更加明显。在煤 层裂隙内膨胀后的蒙脱石对渗透率的伤害是非常 严重的。 国内对山西柳林矿区的煤层进行试验后发现, 经过煤样渗滤后的水具有较强的酸性pH 120℃ , 密度调节范围大的无膨润土 聚合物钻井液体系。根据小龙湾煤储层的地质特 点,在煤储层的钻进过程中,尤其是在煤储层中钻 水平井或分支水平井,较适合使用无膨润土聚合物 钻井液体系。 该钻井完井液配方为增粘剂 XC 、HV - CMC、 CMS、3者混合 0 15 ～115 暂堵剂 SAS 或 沥青制剂 2 ～3 乳化剂 0 ～115 密 度减轻剂柴油 0 ～40 助排剂 0 15 ～ 210 水。 从表3可以看出,该钻井液不含膨润土,密度范 围可调,适合于小龙湾煤储层低压的特征,滤失量 低,pH值接近中性,流变参数合理,具有较强的抑制 防塌能力,表面活性剂具有降低气液表面张力的能 力,是小龙湾地区煤层气钻井理想的钻井液体系。 07 特 种 油 气 藏 第12卷 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 表3 无膨润土钻井完井液性能 Tab13 Properties of drilling and completion fluid without bentonite 测试条件 ρ Πg Πcm3 μ漏斗Πs 滤失量ΠmLpHPVΠmPasYPΠPanKΠ mPa sn 120℃ 条件下老化0195～111543～605～10820～408～250174～0143156～1903 16h0195～111540～654～9822～4410～270168～0140178～2106 4 结 论 1煤层气钻井液的特殊性表现在煤储层的 井壁稳定煤层坍塌、 煤层漏失和煤储层保护,与 常规油气藏有较大的区别。 2煤储层的钻井液必须具有合理的密度,较 强的封堵能力和优良的造壁性,滤液具有良好的降 低气液表面张力的能力,良好的流变性,良好的抑 制性和润滑性以及合适的pH值。 3小龙湾地区煤层气钻井较适合使用无膨 润土聚合物钻井液体系,该钻井液体系具有不含膨 润土、 密度范围可调,滤失量低,pH值接近中性,流 变参数合理,较强的抑制防塌能力和降低气液表面 张力的能力,是小龙湾地区煤层气钻井尤其是钻 水平井或分支井理想的钻井液体系。 参考文献 [1]赵庆波,等 1 煤层气地质与勘探技术[M]1 北京石油 工业出版社,19991～51 [2]王国勇,付晓云 1 小龙湾地区煤层气地质特征分析[J ]1 特种油气藏,2001 ,83 22～241 [3]梁大川,蒲晓林,徐兴华 1 煤岩坍塌的特殊性及钻井液 对策[J ]1 西南石油学院学报,2002 ,246 28～311 [4]贾军,唐培琴 1 钻井液对煤层气储层渗透性的伤害[J ]1 钻井液与完井液,1995 ,156 1～61 [5]崔迎春 1煤层气储层钻井过程中的地层损害与保护[J ]1 探矿工程,1998 ,184 50～521 编辑 方 斌 贝 上接第67页 投产时,顶、 底部若有水层则预留10～15 m油层避 水,这部分油层占目的层厚度的30 左右,地质储 量约56010 4 t。为充分挖掘这部分油层的潜力, 将加密井、 侧钻井避水油层降至5 m以下。112口 井实施该措施后,单井增加出油厚度5～15 m ,平 均为1016 m ,占总射孔厚度的40 ,初期日产油为 15～25 t。经过2～3轮吞吐生产,水淹后封堵,阶 段累计产油3 000～6 000 t。仅此项措施预计增加 可采储量4510 4 t以上。 3 结 论 1锦45块影响储层纵向动用程度的因素较 多,主要受地质条件、 蒸汽的流态以及采油方式影 响。 2提高储层动用程度研究表明,合理的射孔 方式以及射孔厚度是保证储层合理动用的基本要 求。 3应用选择性射孔、 限流射孔、 井间换层、 细 分层系以及动用避水层厚度等技术方法可有效提 高储层纵向动用程度。 参考文献 [1]中国石油天然气总公司科技发展局.中国油气储层研 究论文集[C].北京石油工业出版社,1993273～286. [2]孙洪军.深层边底水超稠油油藏开采特征研究[J ].特 种油气藏,2003 ,104 . [3]周燕,等.改善非均质边底水稠油油藏开发效果的措施 研究[J ].特种油气藏,2003 ,105 . [4]张世民,等.蒸汽吞吐技术界限的确定与应用[A]1 稠 油热采技术新进展[C].北京石油工业出版社,1997 275～280. [5]吴淑红,等.稠油非牛顿渗流的数值模拟研究[J ].特种 油气藏,1999 ,63 25～28. 编辑 姜 岭 17第5期 张振华辽河盆地小龙湾地区煤层气井钻井液技术探讨 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. Y ANGLong , LI Y i Liaohe Petroleum Exploration Bureau,PetroChina,Panjin,Liaoning124000 ,China Abstract Calculation equation and for borehole wall pressure and beddingflow rate under conditionsof areal homogeneous reservoir without interlayer channeling and equal or unequal initial pressure between each layer are given by using Duhamel theory and additive meth2 od in accordance with circular sealed dual layer reservoir. Stehfest numerical inversion is used to calculate the beddingflow rate when pro2 duction is quantitative , and the“back - flow”rate when initial pressure is different between layers. For a given reservoir - well system, whether commingled production from selected zones is more effective than separated production from selected zones mainly depends on the initial pressure of individual zones , and is decided by reserve capacity factor and seepage factor. Key words commingled production from selected zones; productivity uation; numerical model ; circular reservoir Improve vertical producing degree of heavy oil reservoir with edge and bottom water ZHANG Shi - min Liaohe Oilfield Company,Jinzhou,Liaoning121209 ,China Abstract The influence factors of the producing degree of heavyoil reservoir with edge and bottomwater in BlockJin45 are studied by us2 ing numerical simulation , mathematical statistics and analysis , reservoir engineering and by combining with field practice. Through improving vertical producing degree , the development adjustment and comprehensive treatment of heavy oil reservoirs with edge and bottom water are effectively carried out , and notable economic and social benefit has been achieved. Key words heavy oil reservoir; edge and bottom water; vertical producing degree; perforation ; Block Jin45 Discussion on drilling fluid for coal - bed gas well of Xiaolongwan area in Liaohe Basin ZHANG Zhen - hua Liaohe Petroleum Exploration Bureau,Petro China,Panjin,Liaoning, 124010 Abstract This paper addresses the geological characteristics of coal - bed gas in Xiaolongwan area in the eastern sagof Liaohe Basin , and analyzes the speciality and requirement of drilling fluid technology for coal - bed gas well. The speciality mainly shows in aspects of col2 lapse , lost circulation and reservoir damage control , so the densityof drillingfluid must be logical , the filtrate shall reduce the surface ten2 sion between gas and liquid , the rheological parameters shall be logical , the inhibitive ability and lubricity in horizontal well or multilateral well must be good , pH value must be controlled within logical range. Bentonite - free polymer drillingfluid system can be applied in coal - beg gas ation of Xiaolongwan area. Key words coal - bed gas; drilling fluid; wall stability; reservoir damage control ; Xiaolongwan area Application of indigenous MEOR in Dagang high temperature heavy oil field XIANG Ting - sheng1, FENGQing - xian2, SHE Yue - hui1, N. T. Nazina3, NI Fang - tian2 1. Yangtze University,Jingzhou,Hubei434023 ,China; 2.Dagang Oilfield Company,PetroChina,Tianjin300280 ,China; 3.Microorganism Research Institute of Russian Academy of Sciences,Moscow117312 ,Russia Abstract Oil recovery by indigenous MEOR does not have the problems of bacterial adaptation and degeneration , eliminates the operation processof fermentation and injection. It is easy to operate , low investment and cost. This technology can improve reservoir condition and ul2 timate recovery factor. Nutrient water drive had been applied in the north block of Dagang K ongdian Oilfield in 2001 - 2004. According to reservoir geologic , engineering , development and biochemical analysis result , it had been decided to inject gas - mixed nutrient to activate the growth of indigenous microorganism. It has been proved through monitoring physical and chemical parameters and production perfor2 mance that the test was successful. The ecologic environment and fluid property of the reservoir has improved notably. The cumulative oil increment during test period was 17 866 t. Key words indigenous microorganism; EOR; field test ; K ongdian Oilfield Application of negative pressure washing in low permeable reservoirs XU Wen - bo1, QIN Guo - wei2,TAO Hong - hui1, G ONGJun1 1. Daqing Oil Field Co. ,Ltd,PetroChina,Daqing,Heilongjiang163000 ,China;