延川南区煤层气钻井堵漏技术分析

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1、中国石油大学(华东)硕士学位论文1．1题目来源和研究背景第一章绪论中石化经过多年的努力，在延川南煤层气勘探区块取得了实质性成果，获得了持续稳定的气流【l】。该区块位于山西省临汾市乡宁．吉县地区，在地质上属于鄂尔多斯盆地的东南缘，含煤地层主要为二叠系、石炭系，勘探的目的煤层为山西组2号煤层、太原10号煤层，平均厚度为5．97米，含气量8．89立方米／吨【2别。虽然在延川南区获得了持续稳定的气流，但是延川南区的煤层气钻井施工过程中，由于施工队伍对新地层的性质与特点认识不够，导致钻井的过程中地层漏失严重，以至于多个井队不得不停钻堵漏。从而使得施工周期过长，引起井径的扩大进而影响井身

2、质量，耽误了整体的钻井工程计划【4'5】。该地区高发的井漏事故已经影响到了井网布置和后期煤层气的排采。因此，延川南区煤层气井防漏堵漏技术的研究对减少钻井事故、提高钻井效率有着重要的意义。1．2国内外研究现状1．2．1国外煤层气井防漏堵漏技术现状在全球能源危机的大背景下，西方国家针对煤层气的开发进行了大量的研究工作。尤其是美国，经过长达8年的努力，已经形成了煤层气钻采相适应的的配套工艺技术，实现了煤层气的商业开发。因此，在煤层气井的防漏堵漏方面，也形成了与自己煤层气钻探相适应的工艺措施。在美国西部大多数盆地(圣胡安、大绿河等)中，煤层气的钻探都采用了地层水空气雾化、或者泡沫等欠

3、平衡钻井液技术【6，71。这样既有利于钻井液密度的控制防止发生井漏事故，也不损害煤层，并达到增产的效果。在防漏方面，加拿大与美国使用的欠平衡钻井技术是不同的。他们在其西部，开发Albert和BritishColombia两个大型沉积盆地的煤层气资源过程中，开始先使用常规钻井的设备和钻井液进行钻进【8】。当钻至距离目的层上部大约5m处时，停止钻进，更换不分散低固相钻井液。这种钻井液也煤层作用可以形成薄而坚韧的泥饼，控制井下的失水和保证井眼的清洁。同时该钻井液还能形成致密泥饼，增强地层承压能力，防治井漏事故的发生。第一章绪论此外，澳大利亚在煤层气井的防漏方面也做了大量的研究工作。

4、如澳洲的悉尼盆地属于超低压盆地，储层压力系数在0．287"-'0．767之间【9】。在如此低的储层压力系数下，即使使用常规清水钻井液也会压漏地层。由于现场的设备资金有限，因此澳大利亚人决定使用循环微泡钻井液，其密度在o．815～o．9469／m3之剐10】。结果所有使用该技术的井有的井壁很稳定，没有发生漏失，有的只是发生了轻微漏失，不影响正常钻进。该技术为澳洲昆士兰石油天然气公司节约了600万美元，取得了良好的技术经济效果。在堵漏方面，美国等西方国家依然使用可循环微泡堵漏的办法来进行煤层段的堵漏作业。微泡可以在漏失处和钻头处由于压力下降而产生，大小保持在10"-'--1009

5、m之间ll¨。微泡会在液体表面张力的作用下，在漏失处产生连续的薄膜。按照拉普拉斯定律原则，微泡表面携带了大量的带电粒子，从而在地层中产生了架桥作用，使得微泡在压缩和膨胀时能够保持稳定，最终对其达到了堵漏的目的【12】。除此之外，可循环微泡堵漏剂还能够降低液柱压力。因此，微泡中的气泡具有良好的堵漏效果。此外，美国环保钻井技术公司(EDTI)利用现有的石油钻井技术成果针对煤层气井的特点对推出的非渗透钻井液(NIF)体系【131。这种钻井液与传统的架桥堵漏不同，它依靠表面化学原理可以在岩石表面产生非渗透性的薄膜。该薄膜可以对地层中不同的孔隙进行封堵【l31。同时，这种钻井液最大的优

6、点就是仅对储层实施暂堵。储层解堵后，其渗透率可恢复90％以上，这样可以很好的保护水敏性较强的煤层。总之，国外目前的防漏堵漏技术主要有以下几大特点：一、对于一般的煤层气井欠平衡钻井技术既可以防止井漏事故，也可以减少煤层伤害；二、在欠压实、易破碎的地层，可以使用空气钻井、泡沫钻井等是钻井液密度较小，从而防止压漏地层；三、使用堵漏剂的作用原理有别于常规的架桥堵漏剂，对煤储层的伤害大大降低；四、改造现有的非渗透钻井液，不仅可以防塌防漏，还能大大简化井身结构，降低钻井成本。1．2．2国内煤层气井防漏堵漏技术研究现状我国的煤层气钻探工作开始于20世纪80年代，先期的煤层气钻探主要是基于煤

7、矿安全考虑。由于国内的欠平衡、空气、雾化钻井的设备与技术不够成熟，因此煤层气的钻井施工一直以使用20型、25型、30型等常规小型钻机为主【14,15】。堵漏的措施也大多使用常规堵漏剂，如锯末、棉籽壳和各种随钻堵漏剂等【161。但是通过科研人员以及现场技术人员的积极努力，对于煤层的防漏堵漏也形成了初步的认识，对煤层气井的堵漏也掌握了一些方法。例如山西柳林煤层气试验区的勘探井，在钻入煤层段后，使用“LBM”2中国石油大学(华东)硕士学位论文低固相钻井液，防止压漏地层【l¨。在山西省的韩城区技术人员根据现场条