三交地区煤层气井钻井液技术.pdf

三交地区煤层气井钻井液技术 边继祖张献丰魏兰 t香 , 原石油勘探局钻 井四公司河 南清丰 摘要 三交地区煤 气层属 低压储层 , 压力系数为 . 5一 1 . 0 . 钻 井过程中极易 受 到损 害 , 机械 强度低 、 孔隙发育 、 层理 发育 , 煤岩 易压缩 , 碟层破碎 . 易垮塌 ; 嵘液 7 丫 七 r 尘 . 要求钻川 - 液 的 pH值不 大于7 . 二 , 否则酸碱中翻 产烤 _ 仑 ’ 互 ‘ 这寨 叹里 气通道 . 影响煤层气的开发 针 刘议层特点 . 狡 ’ . 州 、’二 捧 液体 系和 钻井灭技术 . 即 卜部地奖袄甲 ’{ 气固们 ’;丈 于” 。 {犷 液 下部煤气层采用充 气钻 井及现场 阶 用表明 . 毛 ‘ 一 汁 钊 - 防漏效 果显著 具 有 良好的携钙价力及 ;, 讯协果 . 封眼价丈 ; 砂样有 代表性 、 井径规则 片径扩“ 、 丰勺, . 三 . 取 心 、 沁牛 顺利 ; 充气钻井液无固相 、 子度低 . 提 高了钻 井速度 . 保证了 平衡 钻进 , 减少了滤液 和 固 相进 入储层的机 去 . 有效地保护 了煤层 气 关 键词 煤层气充气钻井液防 塌地层损 害 通过调整清水与空 气的比例 , 改变 流体液柱对井 底 的静压力 , 实现 平衡 或欠平 衡钻进该钻 井液可有效 地钻穿易漏地层 , 并 能减轻 或避免 钻 片液又州者以的 浸人和损害 全 . 加入K ’I提高防塌能力 含 3丫一几K . 的钻井液 . 能有效 地钻探 易水 化 膨 J k 的蒙脱石负宕地层和易剥落 掉块1勺伊利石 贞宕 地层 、 该钻 井液有较强的防塌能力 . 对防比物理 、 化学 囚素 引起的地 层垮塌效 果显著 - 现 场应用 近几年 , 中原 石 油勘 探局钻井四公司与美国安 然公司在山西 三交地区合作完 成了一批煤层气 井 . 初步探出一套适合该地区煤层气井的 钻井液技术 蝶层气井的特点 煤层具有双重孔隙结构 . 其机械物 理性 质不同 于常规砂 岩 , 它埋 藏 浅 、 压力低 、 疏松 易垮 易压缩 . 内 生裂缝 发育 等因素 . 构成了煤层气 井特有的特点 l 机械强 度低三轴应力试验表明 . 煤岩比砂 岩更易压 缩 , 当煤层被破碎后 . 井壁易坍塌 。 三 煤层 的孔隙发 育 , 占总体积的6 州 . 层理 发育 , 滤 失址 大 . 吸水后 井壁易垮塌 、漏 失, 造 成孔 隙堵塞 一 3 煤 气层 属低压 储层 , 山西三交地区煤 气层压力系数 为 0 . 51 . 0 , 钻井过程中极易受到损 害 了煤液呈酸性 , 要求 钻井 液 的 pH 值不大于 7 . 5 . 否则酸碱 中和产 生金属盐 , 堵塞煤层气通道 , 影响煤层气田的发现 钻井液技术 1 . 采用低密度低固相钻井液 充 气钻井液 由清 水 、空 气及适最的无 机盐组成 以卜3井完钻井深为 5 1 6 . 5 n l , 完钻层位为 , 煤 层底 , JI身质量优质 , 钻井周期 为 29 〔} 为 } ‘ 保护 好 煤层 , 充 . 将技术 套管下至煤 ’ 毛层上部 ‘ 井沫 ‘、不,”, , 然后将钻 井液转化为充 气钻 井液 1 . 一开 一开采用膨润土钻井 液 」 用 l几帅kg 麟洲 { 、 阳 kg 纯缄和 几。kgHVcM ’ 酉 己浆肠 n、 」 、 沈尸 卜 钻 井液密度 为 1 . 。}; 、 、 川 、 粘度 为 ; 、 采川卜 , 卜川 ,, 钻头开钻 _ 钻至井深1 1 , 11 时发 , l 一 井漏 . 报 人漏速为 9 . 6 , 、 h 在保证有足够钻井 液 的情况下 . 边 漏 边 钻 . 钻至井深 帅 . l l n、 中途 完钻钻进中 1 J ‘‘I k只川 膨润土 、 skg / m H V 一C MC 、 全k户,二 纯 碱补允钻 井 液 量 。 由于钻速慢 , 漏失量增大 . 共漏 失” 、 。 钻 井 液中途 完钻后用HV 一C M ’ 配稠 钻月液洗 井 . 卜全 管 、 固井顺利 。 2 . 二开 二开采用低固相聚合物 钻井液配浆从 n, , 加 入 50kgs Asl 、 5〔 Ok只膨润土 、 4‘ kg 纯碱 、 只‘ ,‘、 k、 , x 一 1 、 川 . kg lv 一c MC . 同一开钻井液i况介均匀 钻井液密度为 1 . l g ‘c nl 、 粘度 为洲 、 、 滤少 、员 为 8 ml 、 初 切为 自Pa 、 终 切为 。P, 、 }H 位为 丁 . 二 钻i丝 〔1, 用 1洲kgS DX 一 z 、 几、 kgNH 一H PA , 配成 6 n l 胶 液 维护补充钻 井液 一 该井 段井眼稳 定 , 没有发生井漏 、 钻井液 与完井液 匕 川l年第}吕老第‘期 下 井塌现象 , 井径扩 大率为3 . 2 。 钻井液 性 能见表 l 。 表 1SG 一3 井二开钻井液性能 3 . 充气钻井液 现场操作简单 、 维 护方 便 , 有良好 的防漏 、 防塌及 保护 煤气 层的效 果 。 井深 n1 尸 g/ em 户 ,V PV mPa 一s G el Pa/Pa 参 考文从 5 心U’ 乃 5 门n 」口 1 11 10 0 . 04 . 05 2 . 58 . 0 20 03 . 0 口ntJ 3001 3 501 . 0636 . 0737 3 . 0 35 3 901 . 07384 . 0 8 . 0 8 . 0 7 , 5 7 . 5 O/07 . 5 0/08 . 0 O/08 . 0 O/08 . 0 O/18 . 0 3 . 三开 l配浆与维护 三开煤 气层段 , 采用充 气钻 井 液 。 三开前 , 将所有钻井液罐 清洗 干净后 注 人 清水 , 用清 水 替 换技术套管 内的钻 井 液 , 然后加人 3 KC I , 全井 混合均匀 。 井场配备 2 台额定工作压力为 2 5MP。 、 排 气量 为 10m 3 /m in 的压 风机 , 采用 沪153 m m 钻头开钻 , 每分钟排 量为 1 0m 3 空气及 0 . 64r n 3 清 水钻井液 。 钻 进 中 补充 2 0一4 0 kg/m 3 的KC I溶 液 , 使 钻井 液中K 洛 含量保持 在 3左 右 , 并维 持 pH 值不大于 7 . 5 。 2 使用效果 。清 水粘度低 . 便于充气和脱 气 ; 钻屑劣土易沉 淀清 除 . 不在钻 井 液 中分 散 , 地面净 化方便 , 只用 振 动筛即 可 卫全片无明显钻井液漏失 , 防漏效 果显著 。 几具有良好的携屑能 力及 防塌效果 . 该井砂 样 有代表 性 , 井径规则 , 取心 、 测井顺 利 。 _ 了 _ 充气 钻井液 保证了平 衡钻进 . 减少 了滤液和 固相进人储层 的机 会 . K 补 减 弱了水 化粘土对 水 的吸 附能力 . 即使滤液进人储层 , 储层中的粘土颗粒仍能 保持稳定 . 不易水化膨胀和分散运移 该钻井 液 无固 相 、 密 度低 , 提高了钻 井速度 , 比邻 井提 高 2 . 3倍 , 减 少了钻 井 液浸泡煤 气层的时间 , 保 护了煤气层 。 测试表明 , 目标煤层均有良好的煤 气显示 , 达 到 了预期效 果 。 而邻井S G 一2 井 由于钻煤气层时采用 聚 合物 钻井液 . 造成煤气层污染严重 . 煤气显示很差 。 占 碑一、认识 1 . 煤 气层属低压储层 , 钻井 中极易 受到损害 。 2 . 充气钻井液满足 一r 煤层气井钻井 的需要 。 1 邹捷年 , 黄林基 . 钻井液优化设计与 应 用技术 . 石 油大学 出版社 , 1993 作者 简介边继祖 , 工程师 . 19 71年生 , 1992 年 毕业 于 西安石油学院应用化学专业一直从李钻井液现 场技术工 作 , 现在中原油 田钻井四公 司 泥桨站工作 。 地址 河南 省清丰 县钻井四公司泥浆站 ; 邮政 编码 457321 。 ABST R ACT D rill ing f l u idte chn o f ogyf o r eo al bed m ethane d rill ing inSa n jia o area , Sha n xi B I ANJi 一z u ; ZH A N GX ia n 一fe n g a nd WEI La n , the N o . 4D rillin gCompa nyo fZho ngyua n Pe troleum E x - plo ration B ur eau , Qin gfeng , H ena n . Lowp r es s ur e d eoa lbedg asr es erv oirs ex istinSa n ji ao are ao f Sha n xi pro vine e , w ith the p r essureeoe ffieie nt o f ollly 0 . 5一1 . 0 . A s rhe m eehan ie al srren gth ofthe eoa lbed1 5 low , 50 it15likely toget b ro k enan d eo l - l aps eda nde au s es hol e slo u ghing . Po r esand fr a e - tures , a s w ellasstratifie atio nsarev ery d ev eloped in the eoal bed , an d thiseanea u s e h o l eeo llap s e , l ost eir eu l atio n an d fu r the rn飞o re , plug ging o f the po re s in fo rm ation . M oreove r , 、 5theeoal bed fo r m atio n fluid 1 5sour , 一husthe pH v alu ooftl飞。 d rilling fl t一id used m ust bel owertllaxl 7 . 5 . otllerwis en飞 eta l salr w ill be Pr o 〔lu e e dfrom t}len e 、一trtli ationof ,cida xlda l k 111 . a n df u rthor 一 lug、t}飞。 e o m ni u llieation path o fthe ga、 . Su lta l10d rillir lg fluid 、y、tonz、、11I t。 e l lno log los w e rc ap p li e1一rl aeeord、ne e witl飞 rllc、c e l 、 a r 、etc r 一 、ties o f tlle eoal bedfo rmatio n . 51 e eifie ally , low so lid 、 polyn 飞 er d rilling flui〔lw 一5use d in theupx〕er fo rmatio n , Ind aerated m u d wa s 、lse d in tl飞e low e re oa ll 〕 e dfo rma - tion . Fiel d 、一sin g 51,o w e1211 ,一l飞 e a er 、、te dd r ll lingfl u id eane ff eetive lyp re、℃n t lo st e lre u l at一011and hol ee l - lap sin g f ror z 、tak ing pla e 。, an ditha 、 go od e uttings tr、n 、portation eapa bility . R og 一 la r to r o l 、o l e l 飞 l een - la rge n 飞 e nt o f3 . 2℃不 an〔1、ta bl。} 10 1 0 eol飞山tio n w c re aehiev e d , an d 、u e l l oper 一tiorl s一、eor一 nga nd Iog gin只 w ere sn飞 oot h ly e a rrledo、一t witho ut 。一ny tr ouble , an d thoe utting sa m ple s w o rovoryr e p r e、。ritativ o . At the sa nie tlni 、 、 、theaerate d nl tl 〔1}1 一5n o so lid s and l o w w eig l 飞一, it e 一n imp r 、。t}1。 一 en otrat一 onr ato an d r oa l - iz eb、lLre 〔1 d rillil 飞g , tl飞、 一、nzin 一nlizo rl、 。 e l 飞anee、o ffil - trIt。。nto ring in totl。 r 。、。r、 7ir. 一I 飞dtlluri、ko f fo r- m ation d tnl age . Keyw ords eoalbednl orhIn e a er 、te olnlu d ; 5 1 飞a l e eo ntrol; fo r m ltioll d a m age 收 稿 日期2‘1 一3一 16 ; HG F 二1 6A3一 编辑 张炳芹 18‘ 钻井液与宪井液 2l年第18 森第6期