煤岩气长水平井钻井液技术研究与应用

更新时间:2023-06-13 12:48:19 阅读：评论：0

煤岩气长水平井钻井液技术研究与应用

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摘要：本文针对复合盐水封堵钻井液技术在鄂尔多斯盆地煤岩气超长水平井中的应用，室内试验和现场应用表明复合盐封堵钻井液体系，由于强封堵、强抑制性，优良的钻井液性能，能够满足煤岩气长水平井钻井施工及其它相关工作的要求，具有良好的社会和经济效益。

关键词：复合盐、强封堵、钻井液、煤岩气、水平井

0 前言

目前国内煤岩气水平井，以炭质泥岩、煤层地层埋藏深度浅，地层稳定性差，煤岩气水平井在钻井过程中，常存在炭质泥岩、煤层地层垮塌严重，井漏等现象，严重影响钻井安全和提速。调研煤层气煤层水平井，保德区域部署5号、8号煤层水平井，主要部署三层结构水平井，水平段长800-1300米；永和区域部署8号煤层二层结构水平井，水平段长1000-1200米。煤层气水平井早期大多使用聚合物钻井液体系，山西煤层气近年来事故率超过20%。随着开发的不断深入与水平段钻进、降低事故复杂风险的需求。各油田逐步向抑制性强的盐水、复合盐水、有机盐钻井液体系转变。

1 本溪组8#煤层特性

鄂尔多斯盆地本溪组8#煤层特性（佳34-2井取芯），煤体结构以原生结构煤、碎裂煤为主，割理发育，呈线状、网状连续性分布（见图1）；由于所钻煤层垂厚最小仅2m，水平井施工过程会出现顶出见泥岩，底出见炭质泥岩的风险，因此在强化钻井液强封堵能力的同时，要兼顾钻井液强抑制能力。

图1 邻井取芯煤岩照

2复合盐水封堵钻井液的室内研究

复合盐钻井液体系已在气井水平井中得到应用，该体系具有低粘度、低固相、低失水，良好的泥饼质量，较强的抑制性等特点，确保井下安全，保障钻井提速。

2.1抑制防塌技术

煤岩气水平井在施工过程中，因地层倾角的变化等原因，常出现出层情况，通过对炭质泥岩黏土矿物及含量分析，粘土矿物含量平均88.15%，粘土矿物中伊利石平均相对含量60.85%，蒙脱石平均相对含量17.35%，伊蒙混层平均相对含量15.4%。伊利石含量高容易因滤液进入层间膨胀剥落，此外一定含量的蒙脱石和伊蒙混层也会引起水化膨胀，数据见表3。

表3 炭质泥岩粘土矿物及含量表

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粘土矿物含量（%）					编号
蒙脱石 ripd	伊蒙混层	伊利石	高岭土	粘土矿物含量	编号
14.1	15.6	49.7	6.3	85.7	1
16.6	11.5	57.8	4.7	90.6	2福州白金汉英语
相对含量（%）
16.4	18.2	57.9	7.3	/	1
18.3	12.6	63.8	5.2	/	2

因此，为降低泥页岩的水化膨胀，选择复配9%KCl+12%Weigh2提高钻井液抑制防塌性能，降低固相含量，降低液相活度，多管齐下，可有效抑制伊利石、蒙脱石、伊蒙混层的水化膨胀，保证井壁稳定，数据见表4。

表4 抑制剂评价数据表

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配方	一次回收率 /%	二次回收率 /%
5%KCl	75.34	57.66
5%Weigh2	66.78	47.76
4%KCl+5%Weigh2	70.14	58.29
7%KCl+7%Weigh2	81.22	74.43
8%KCl+8%Weigh2	85.36	79.42
9%KCl+10%Weigh2	89.26	83.67
9%KCl+12%Weigh2	95.53	88.19
10%KCl+12%Weigh2	96.17	87.81

2.2封堵技术

通过邻井取芯本溪组8#煤特性研究，裂缝发育非常明显，对裂缝的封堵技术至关重要，通过对比试验，对乳化沥青开展优选。

试验表明：使用乳化沥青KR-n抗温效果不好，失水明显上升，粘切下降，不能满足水平井携岩需要，选择使用乳化沥青FF-II浓度达2.5%，API失水下降至2ml，HTHP失水下降至5.6ml（70℃），数据见表5。

表5乳化沥青对比试验数据

配方	测试条件 70℃	密度g/cm3	PV	YP	YP/PV	初切	终切	FLAPI	FLHTHP
配方	测试条件 70℃	密度g/cm3	mPa.s	Pa	YP/PV	Pa	Pa	mL	mL
原井浆	老化后	1.3	48	11.5	0.22	2	4	2.4	9
原井浆+1.5%FF-II botani	recognize什么意思老化后	1.3	50	clearance12.5	0.25	2	4	2	8.4
原井浆+2.0%FF-II	老化后	1.3	55	12.5	0.23	2	5	2.6	6.2
原井浆+2.5%FF-II	老化后	1.3	63	23	0.37	3	6	2	5.6
原井浆+2.0%KR-n	老化后	1.3	41	17	0.41	1.5	6.5	3.6	6.8
原井浆+2.5%KR-n	老化后	1.3	17	4	0.24	1	1.5	5	8.8
原井浆+3.0%KR-n	duo老化后	1.3	13	2	0.15	0.5	1英文歌排行榜	7.2	12.8

改善泥饼质量，进一步加强钻进液的封堵能力，上述钻井液中加入1%XZ-GBJ+1%XZ-FDJ老化后， API失水下降至2ml，HTHP失水下降至8ml（70℃），可减少滤液侵入地层，数据见表6。

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