广东煤炭地质二〇二勘探队 510800
摘要:在煤层气钻井作业中,煤层裂缝、地层渗透性大、钻井液性能不良等因素均会造成钻井液漏失。准确的判定方式对预防钻井液漏失具有重要作用,对作业区块的地层特征进行判别,结合作业经验与相关成果明确预防方向、判定漏失原因,为煤层气钻井作业的顺利开展提供支持。
关键词:煤层气作业;钻井液漏失;堵漏
引言:山西省晋城市沁水县潘河煤层气工程PH76-02BX2井深度为651.00m,该井于2023年3月11日17:00开钻,2023年3月14日6:25发生漏失,平均漏速为12.6m3/h,漏失期间井口泥浆返出量显著减少。井队长现场查看情况,司钻控制钻速稳定不变,并随时准备起钻。泥浆大班不断调整比例,将复合、随钻、高粘、纤维素、锯末等材料加入钻井液中提高粘度,以实现对漏速的控制。截至2023年3月1日9:00,该井井口的泥浆返出量恢复正常,累计漏失量45.0m3。
1钻井液漏失层特征判定
按照由老至新的顺序对潘河区块地层时代进行分析,在此基础上按照底界深度、厚度分析地层分层。根据不同的地层时代、地层分层,配合文献查阅与经验总结,提出相应的预防方向。表1所示为潘河区块煤层气井地层特征数据。
表1 潘河区块煤层气井地层特征数据
地层时代/代号 | 界 | 系 | 统 |
Q | 新生界 | 第四系 | 更新统 |
P2sh | 上古生界 | 二叠系 | 上统 |
P2s | |||
P1x | 下统 | ||
P1s | |||
C3t | 石炭系 | 上统 | |
C2b | 中统 | ||
O2f | 奥陶系 | 下统 |
续表:
地层时代/代号/地界分层(m) | 底界深度 | 厚度 | 预防方向 |
Q | 20 ~45 | 20 ~45 | 防垮、防漏 |
P2sh | 450 ~550 | 430 ~515 | 防垮、防漏 防污染 |
P2s | 850 ~980 | 400 ~430 | |
P1x | 950 ~1120 | 100 ~140 | |
P1s | 1100 ~1200 | 80 ~150 | |
C3t | 1170 ~1260 | 60 ~70 | |
C2b | 1220 ~1280 | 20 ~50 | |
O2f | 1250 ~1360 | 30 ~80 |
潘河区块钻井液漏失高发位置为400m处,压力诱导性漏失是主要的漏失形式,漏失初期的速度约为1.5m3/h,伴随时间的推移漏失速度会上升至5.2m3/h,最高漏失速度可达到16m3/h。
2钻井液漏失评价技术
本次钻井液漏失处理工作中,使用的堵漏剂为YDL系列新型承压堵漏剂。为进一步分析该系列堵漏剂性能,本次研究中通过实验对堵漏剂的温敏效应、承压强度进行评价。
2.1沙床堵漏实验
通过该实验测定不同压强差条件下YDL系列复合堵漏剂对钻井液漏失量的影响。控制实验温度恒为180℃、搅拌速度恒温150r/min。将油水比为4:1、体积分数为6%沙土油基泥浆分别与5%YDL-1、5%YDL-2、5%YDL-3、5%YDL-4 混合制备堵漏浆,随后在反应釜中加入平均粒径为0.675mm的沙子500g形成沙床,铺平沙床后导入堵漏浆,观察压力计数值变化控制压强差,对30min内的漏失量进行计算。结果显示,不同型号的YDL堵漏剂均可承受≥10MPa的压力,其中使用YDL-4制备的堵漏浆获得的堵漏效果最为突出,可在180℃、20MPa环境下实现有效堵漏。
2.2动态缝隙柱堵漏实验
组织动态缝隙柱堵漏实验进一步验证YDL-4堵漏剂对不同宽度裂缝堵漏的效果。将SES油基泥浆与体积分数为5%的YDL-4混合制备堵漏浆。在反应釜中模拟制备宽度依次为 0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm的缝隙柱,将堵漏浆倒入反应釜中,随后封闭反应釜。调整温度至恒定180℃、调整转速至恒定150r/min、逐渐升压至20MPa,控制实验时间为15min[1]。关闭加热、加压装置,直至反应釜冷却至室温后打开反应釜观察实验效果。根据反应釜内的实验效果可发现,不同宽度的缝隙柱均得到一定的堵漏,且不同宽度的缝隙具有的渗漏量存在差异,其中宽度为3.5mm的缝隙具有最大漏失量83mm3。图1所示为不同宽度缝隙柱的漏失量。
图1 不同宽度缝隙柱的漏失量
根据沙床堵漏实验、动态缝隙柱堵漏实验的结果,可以发现YDL系列复合堵漏剂与体积分数为6%沙土油基泥浆混合制备的堵漏泥浆具备相对理想的堵漏性能。
结束语
沁水县潘河区块煤层气钻井作业,结合本区块的地层特征组织与钻井作业实际情况,开展小规模的堵漏剂性能试验,实现对煤层气堵漏效果的量化分析,控制钻井液漏失、提升煤层气钻井稳定性。
参考文献
[1]郑鹏宇,向刚,赵凌云.向斜煤层气井表层岩溶地层空气钻井技术适应性研究[J].山东煤炭科技,2023,41(09):183-185.
[2]贾佳,谭章龙,王鹏等.沁水盆地煤层气二开水平井钻井关键技术[J].天然气技术与经济,2023,17(04):34-39+50.