油包水钻井液钻穿煤层的可行性

《油包水钻井液钻穿煤层的可行性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第4期钻井液与完井液、，0LZO．斗学兔兔www.xuetutu.com2012年7月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDJuly2012【理论研究与应用技术】油包水钻井液钻穿煤层的可行性李胜，田璐，李家芬(中石化石油工程技术研究院，北京)李胜等．油包水钻井液钻穿煤层的可行性[J]．钻井液与完井液，20l2，29(4)：49—51．摘要通过分析煤岩地层垮塌机理，总结了煤层钻井液技术难点，并提出了稳定煤系地层的钻井液技术对策。室内通过高温高压膨胀实验、粒度分布、回收率及强度实验，评价了油包水钻井液钻穿煤层的可行性。实验表明，煤岩在油包水乳化钻井液中

2、的强度较清水中降低了23％。通过在油包水乳化钻井液中引入无渗透钻井液处理剂，可提高油包水乳化钻井液的封堵能力，降低了油包水钻井液钻遇煤层时井壁失稳的风险。关键词油包水钻井液；煤层；封堵性；高温高压膨胀中图分类号：TE254．3文献标识码：A文章编号：1001—5620(2012)04—0049—03油包水乳化钻井液是以水为分散介质、油为连布在煤的裂缝和孔洞中起胶结作用的少量黏土矿物续相的钻井液体系，其抑制性强，井壁稳定性、页水化膨胀，高温也会加剧水化作用，促使地层的坍塌。岩抑制好，特别适合于复杂地层、易水敏地层。其室内用x射线衍射测定了某油田煤岩矿物组分，其润滑性好，抗盐和抗

3、钻屑污染能力强，具有现场维中黏土矿物总量达7．5％，矿物种类中非晶质含89％、护简单、钻井液可循环使用的特点，已成为钻高难方解石含2．1％、黄铁矿含0．9％、菱铁矿含0．5％。度高温深井、大斜度定向井、水平井、各种复杂井黏土矿物含量以伊利石、高岭石为主，含量分别为段和储层保护的重要手段[1-4]o对于煤层、煤线较30％、70％，证实了煤岩中含有一定量的黏土矿物。发育地层，煤岩易垮塌，导致井壁失稳，引发井下虽然油包水乳化钻井液具有良好的井壁稳定和复杂情况。由于油类矿物对煤岩有溶解、溶胀作用，页岩抑制作用，且钻井液滤液为油相，对煤岩中的需要对油包水钻井液钻穿煤层的可行性进行评价。

4、黏土矿物影响小，但是油类矿物对煤岩强度的影响比水大，其作用机理主要为溶解和溶胀作用。煤岩1煤岩垮塌机理分析吸油后，造成大分子间交联和有机小分子的溶解，破坏了煤的骨架结构，使其强度下降。油进入亲油煤岩自身具有弹性模量小、抗压抗拉强度低、裂缝，使裂缝间交联键溶解，内聚力降低，导致煤脆性大、胶结性差等特点。对于在煤岩发育的地层岩膨胀坍塌。油使煤岩中的交联大分子溶胀，煤岩钻进时，钻井液密度过低会引起构造应力释放，使体积膨胀，膨胀应力使煤岩结构破坏，强度降低[5-8]o煤层沿节理和裂缝崩裂坍塌，大量的掉块上浮会造成环空阻流和卡钻。钻井液密度过高时，压差作用2可行性评价下滤液楔人煤层，将

5、裂缝撑开使煤层坍塌。2．1高温高压膨胀对于亲水表面，水在毛细管作用下进入裂缝和孑L洞，削弱了煤大分子之间的氢键和范德华力，引选用山西组层位的煤屑，分别在1、5MPa下起煤岩内聚力和内摩擦力的降低，宏观上表现为分稳压5min压制成岩样进行高温高压膨胀实验。用第一作者简介：李胜，2009年毕业于中国石油大学(北京)油气井工程专业，现在主要从事油气层保护及钻井液工艺等方面的研究工作。地址：北京市朝阳区北辰东路8号北辰时代大厦钻井液所；邮政编码100101；电话(010)84988198；E．mail：lisheng．sripe@sinopec．tom。学兔兔www.xuetutu.

6、com钻井液与完井液2012年7月HTP—C4型高温高压双筒页岩膨胀仪，设定温度为g粒径为3．2O～5．27mm的煤屑，在80cC下老化100℃，压力为3．5MPa，得到煤屑的最大膨胀量，2h(模拟钻穿煤层的时间)，老化后用孔径为0．45进行对比实验，结果见图1和图2。可以看出，煤rrlrn的筛网回收，结果见表2。由表2可知，在油屑在油包水钻井液中比其在清水中的膨胀量低，在包水钻井液和清水中煤屑回收率几乎一样，说明油高温高压下膨胀16h，煤屑在油包水钻井液和清水包水乳化钻井液对煤屑水化、分散作用小。中的最大膨胀量分别为0．17、O．26mrn，在高温常表2煤屑回收率评价实验压

7、下膨胀16h的最大膨胀量分别为0．30、1．19inl"n，高压与常压下相比，煤岩膨胀量分别降低了34．6％、74．79％。可见油包水乳化钻井液可抑制煤岩膨胀，同时也说明煤岩中的黏土矿物遇水易水化、膨胀。I-4l蠢g2．4强度ol60．40．2将现场获取的煤块分别放入清水及油包水钻井o-O．2液中，在100℃下热滚16h后，用WAY-300B型全自动压力试验机测定煤块发生破裂时所承受的压t／rain力载荷，结果见图3和图4，测得煤块在清水和油图1煤样在油包水钻井液和清水中包水钻井液中热滚后破裂时所需的压