2011 郑力会 石油钻采工艺 仿生绒囊钻井液煤层气钻井应用现状与发展前景_
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全国煤层气勘探与开发利用技术交流研讨会会议报告第一部份:要紧会议报告第二部份:会议内容一、关于中国煤层气产业进展时期的熟悉一、中国煤层气产业进展时期的划分已有划分方式张新民(2002,从煤层气开发方式,划分为3个时期)1952~1989,井下瓦斯抽放时期1990~1995,现代煤层气技术引进时期2002~,煤层气产业慢慢形成时期秦勇(2005,从地面煤层气开发、论文数量,与美国煤层气进展时期对照) 1981~1999,地质寻证、勘探找气、开发试探2000~2002,地质探因、勘探普查、开发彷徨2003~,地质求源、勘探详查、商业化生产杨陆武(2020,从地面煤层气开发的工作内容,三个时期的周而复始) 1980~2000,地质评判时期2000~2007,钻井工艺时期2020~至今,气藏工程与排采保护时期划分原那么开发方式垂直井羽状水平井从地面到煤层的水平井地面采动区井井下瓦斯抽采孔开发地域我国1952年开始在抚顺矿区龙凤矿成立瓦斯抽放站,开辟了我国煤层气(瓦斯)开发利用之先河原能源部1989年11月召开“能源部开发煤层气研讨会”,现代煤层气技术开始引进我国阜新刘家煤层气井组于2003年3月开始向居民供气,6~12×104m3,我国煤层气商业化开始2时期划分依据煤层气的开发方式,结合几个重要时刻点和事件,能够以为,我国煤层气产业经历了3个进展时期。
美国1976年打出第一口商业性煤层气井,1981年初步实现煤层气的工业性生产;1983年煤层气产量为亿立方米,到2002年建成煤层气井20000余口,煤层气产量达453亿立方米,占全美天然气供给量的%。
20年间煤层气产量增加了265倍。
2002年中国天然气产量亿立方米美国2003年煤层气产量为453亿立方米,2004年为487亿立方米,2005年为500亿立方米以上。
井下瓦斯抽放时期(1952-1989)第一次对我国系统系统煤样进行等温吸附实验,发觉了煤的吸附能力随煤级的转变规律,为煤层气含量预测和资源评判提供了理论依据。
沁水盆地岩性交替井绒囊钻井液实践闫立飞;申瑞臣;袁光杰;夏焱;刘兆利;王武【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2016(000)001【摘要】为有效解决沁水盆地煤层气井因岩性变化快而引发的漏失、坍塌、掉块等情况,通过室内研究及现场应用,采用绒囊钻井液能够有效解决上述问题。
MBS26-11防塌试验井和 MBS24-5防漏堵漏试验井钻遇地层多而复杂,邻井坍塌、漏失严重。
MBS26-11井二开采用绒囊钻井液,密度为0.95~1.05 g/cm3,黏度为35~38 s,平均机械钻速10.79 m/h,比邻井钻速提高9.2%。
钻进过程中无掉块、卡钻现象,顺利完钻。
MBS24-5井一开采用膨润土泥浆,漏失严重,漏失速率达6.95 m3/h,采用绒囊钻井液后漏失速率为1.68 m3/h。
二开仍采用绒囊钻井液,密度保持0.93~0.98 g/cm3,漏斗黏度在38 s以上,塑性黏度6~14 mPa·s,动切力3.00~6.64 YP/Pa,动塑比保持在0.43~1.66 Pa/mPa·s。
平均机械钻速5.6 m/h。
【总页数】4页(P137-140)【作者】闫立飞;申瑞臣;袁光杰;夏焱;刘兆利;王武【作者单位】中国石油集团钻井工程技术研究院,北京 102200; 中国石油大学北京,北京 102249;中国石油集团钻井工程技术研究院,北京 102200;中国石油集团钻井工程技术研究院,北京 102200;中国石油集团钻井工程技术研究院,北京102200;中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司,陕西西安 710021;中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司,陕西西安 710021【正文语种】中文【中图分类】P634【相关文献】1.煤层气U型水平连通井绒囊钻井液技术应用实践 [J], 刘彬;薛志亮;张坤;王利娜;钟思萍2.沁平12-11-3 H煤层气六分支水平井绒囊钻井液技术 [J], 王洪关;崔金榜;朱庆忠;陈必武3.吉X井煤层气绒囊钻井液实践 [J], 王德桂;何玉云;卜渊;毕延森;张毅;罗红兵4.延平1水平井煤层气绒囊钻井液实践 [J], 匡立新;郑烜;袁明进;胡江浜5.磨80-C1侧钻水平井绒囊钻井液实践 [J], 胡永东;赵俊生;陈家明;厉元明;卜红彬因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
173在石油天然气资源勘探开发过程中,岩石力学强度影响钻完井过程的井壁稳定、压裂过程的裂缝扩展、开采过程中的采收率等,是一项重要的基础性能。
在原始状态下地层岩石处于平衡状态,然而在勘探开发过程中,岩石与流体接触时会使岩石力学强度发生改变,明确流体与地层间相互作用的机理从而采取相应措施可以避免井壁失稳、裂缝扩展失控、储层出砂等复杂情况的发生[1-2]。
绒囊流体作为一种新型的工作流体,广泛应用于钻完井[3]、酸化压裂[4]、修井[5]、提高采收率[6]等石油工程的各个领域,室内研究和现场应用均表明其可以提高岩石力学强度[7],然而其作用机理不明确,影响了绒囊流体的推广应用,为此采用室内实验与力学原理相结合的方法,研究了绒囊流体提高岩石强度的机理。
1 实验部分1.1 材料和仪器实验材料:囊层剂、绒毛剂、囊膜剂、囊核剂,北京力会澜博能源技术发展有限公司;氯化钾,天津市光复科技发展有限公司,分析纯级;岩心柱塞:50 mm×25 mm,产地中国四川(露头)。
实验仪器:六速旋转黏度计 ZNN-D6B,山东美科仪器有限公司;高温高压岩石三轴流变仪TAR-1500型,长春晖阳科研仪器有限公司;储层伤害评价系统,海安华达石油仪器有限公司。
1.2 实验测试取500 mL蒸馏水按1.3%囊层剂+0.8%绒毛剂+0.15%囊膜剂+1%囊核剂配方用高速搅拌机配制绒囊流体。
取500 mL蒸馏水按1.3%囊层剂+0.8%囊毛剂配方用高速搅拌机配制绒囊基液。
将配制好的液体静置30 min,利用密度计、六速旋转粘度计分别测定2种流体的密度、流变性。
将岩心放在饱和装置内,加入模拟地层水绒囊流体提高岩石力学强度作用机制陈步高中国石化胜利油田鲁明油气勘探开发有限公司 山东 东营 257000摘要:绒囊流体作为一种新型的工作流体广泛应用于钻完井、酸化、压裂、修井、提采等石油工程勘探开发各个阶段,明确绒囊流体提高岩石力学强度作用机制可以更好的指导现场提高措施成功率。
.中国油气论坛2011非常规油气勘探开发技术专题研讨会执行程序会议名称中国油气论坛2011-非常规油气勘探开发技术专题研讨会会议主题非常规油气—资源技术政策会议时间2011年10月21日—10月22日会议地点北京梦溪宾馆主办单位世界石油大会中国国家委员会中华人民共和国科学技术部社会发展科技司中国石油学会协办单位中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司、中国海洋石油总公司、中国中化集团公司、珠海振戎公司、天津钢管集团有限公司、陕西延长石油集团公司论坛承办单位:世界石油大会中国国家委员会论坛部、大庆油田有限责任公司、长庆油田公司、东方地球物理公司、中国石油勘探开发研究院、北京中油对外服务公司随着世界经济对石油需求的快速增长,非常规油气资源接替已迫在眉睫,20世纪末,人们已把注意力逐步转向非常规油气资源的勘探与开发。
世界和中国的非常规油气资源十分丰富,对未来数十年全球经济的发展将产生巨大的影响。
积极推动非常规油气勘探开发技术的发展,已日益成为国内外油气行业的关注热点。
“非常规”油气资源指在成藏机理、赋存状态、分布规律和勘探开发方技术等方面均有别于常规油气藏的烃类资源。
开发非常规要有新的理念、思路、政策和技术。
本次论坛邀请了国内外著名专家和学者对非常规油气资源、勘探开发技术和政策进行交流和研讨。
交流和研讨的内容包括:致密油,致密气,页岩气,煤层气及天然气水合物,水溶气,油砂,油页岩领域勘探开发技术和相关政策。
中国油气论坛2011-非常规油气勘探开发技术专题研讨会,是一次高层次、高水平的论坛。
世界石油大会中国国家委员会主任王涛博士担任大会主席并致开幕词,中国国家科技部王伟中副部长到会发表讲话,中国石油学会理事长贾承造院士发表讲话并以本次论坛学术委员会主席的名义做主旨报告。
本次论坛的参会人员为中外各大石油公司、有关大专院校、研究单位从事非常规油气勘探开发工作的专家、学者、教授和管理人员。
中方在大会发言的许多专家学者都是这一领域的首席专家、学科带头人。
煤气层井气体钻井技术及钻井中煤储层的保护措施科目:钻井新技术班级:油工61102学号:201160970姓名:吴侃序号:282014年6 月煤层气井气体钻井技术及钻井中煤储层的保护措施摘要:煤层气储层的特殊性对煤层气钻井时的储层保护提出了更高的要求。
用气体钻井方式开采煤层气是一种有效的保护储层的手段,被国外油田广泛采用。
气体钻井方式的选择必须考虑地层的适用性、应用模式、后期完井方式以及经济性。
通过对国外煤层气开发中气体钻井的应用情况、煤层特点、气体钻井应用于煤层气的技术模式进行分析,结合我国煤层气特点及气体钻井技术现状,探讨了在我国煤层气开发中开展气体钻井的可行性。
关键词:煤层气;气体钻井;储层保护煤层气作为非常规天然气,在国内外掀起了新的勘探开发热潮。
在国外,美国已经在第三代煤层气区域进行了勘探开发(1),2009 年美国煤层气年产量已超过600 亿m3,加拿大、澳大利亚等国家在2000 年后也加强了煤层气开发技术的研究,进行了商业化开采,形成了快速发展的新兴能源产业。
国内中石油等企业先后在沁水盆地、鄂尔多斯东部、阜新等地区大规模采用了以地面钻井开采煤层气为主的开采模式,形成了年产能25 亿m3煤层气的能力。
据国家有关部门规划,2020 年我国煤层气的年生产能力要达到300 亿m3,发展前景极其广阔。
煤层具有特殊的岩石性质,使得煤层气开发与其他常规油气田有很大的区别。
首先含有煤层气的煤岩具有非常强的毛细管效应(亦称水锁效应)、高压力敏感性和渗透滞后现象,更易受到污染;同时煤层气吸附在煤层中,煤层既是产气层也是储气层,只有临界解吸压力小于地层压力时,以吸附状态赋存在煤岩中的煤层气才能解吸,因此,对煤层气钻体钻井是一种保护储层的有效钻井手段,已经在国外的煤层气钻井中得到较为广泛的应用,并形成了针对不同煤层地质特点的气体钻井模式。
用气体作为循环介质钻水平井不是常规作业方式,但是用气体钻有井自身的一些优势。
新疆石油科技2010年第4期(第20卷)①作者简介:高级工程师,1982-07毕业于华东石油学院矿机专业,1999-12获石油大学(北京)机械设计及理论专业硕士煤层气开采工艺技术张怀文①程维恒新疆油田公司采油工艺研究院,834000新疆克拉玛依中国石油阿姆河天然气公司摘要系统的对煤层气开采工艺技术进行了综述。
介绍了煤层气开采工艺技术和提高煤层气采收率工艺技术等,着重对煤层气井开采工艺技术、煤层气井用压裂液研究及添加剂优选、煤层压裂支撑剂选择和煤层气CO 2增产技术等进行了较为详细的介绍。
最后给出了几点结论和建议。
主题词煤层气开采工艺排水采气压裂压裂液压裂液添加剂支撑剂注CO 2注N 2调研1前言煤层气是煤层中所生成的以甲烷为主(甲烷含量一般为90%~99%)的天然气,也是人们常叫的瓦斯气。
煤层气抽排最初是以防害为目的进行的,而将煤层气作为一种资源进行大规模开发利用则始于美国。
1980年12月12日美国阿拉巴马州黑勇士盆地的Oak Grove 煤层气田的建成投产,标志着现代煤层气工业的诞生。
此后,美国煤层气工业迅速发展。
到2008年,年产量已超过590×108m 3。
约占美国全部天然气产量的10%。
我国煤层气总资源量约为36.8×1012m 3。
由于我国的天然气缺口将长期存在,据预测,到2015年天然气产量加上天然气的进口量,与需求相比缺口达500×108m 3左右。
煤层气是补充这个缺口的重要非常规气源。
中国2008年煤层气产量50×108m 3,纯煤层气产量5×108m 3。
目前,纯煤层气开发生产能力约20×108m 3,按“十一五”计划,2010年煤层气产量达到100×108m 3,煤层气利用量80×108m 3,2020年产量达到400×108m 3。
2009年4月,中国政府又确定新的目标,大力发展安全、环保的煤层气作为煤的替代品。
第33卷 第3期2011年5 月石 油 钻 采 工 艺
OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGYVol. 33 No. 3
May 2011
文章编号:1000 – 7393( 2011 ) 03 – 0078 – 04
仿生绒囊钻井液煤层气钻井应用现状与发展前景
郑 力 会(中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京 102249)
摘要:仿照细菌结构开发了含仿生绒囊的钻井液。CLY-A井欠平衡钻井表明,无需附加设备,调整钻井液密度0.8~1.0 g/cm
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即可循环;CLY-B井空气钻井表明,空气钻井过程中添加不同绒囊处理剂,可实现空气、雾、泡沫和绒囊不停钻转换钻井工作流体;DFS-C井防漏堵漏钻井表明,分压、耗压、撑压方式可控制钻井液漏失速度;FL-D分支井钻井表明,该钻井液具有低剪切速率下高黏度和高剪切速率下低黏度的特性,能够提高井眼清洁效率和机械钻速;J-E井不同压力系统共存于同一裸眼的井下复杂处理表明,该钻井液可以提高低压井段承压能力,满足动态窄密度窗口地层安全钻井。绒囊钻井液应加强绒囊结构微观研究、绒囊钻井液类型开发和低密度循环极限评价等,满足更多地层条件钻井需要。
关键词:绒囊;钻井液;煤层气;钻井;应用中图分类号: TE254.3 文献标识码:AApplication state and prospects of bionic fuzzy-ball drilling fluids for coalbed methane drilling
ZHENG Lihui(The Key Laboratory of Petroleum Engineering of Ministry of Education, Beijing 102249, China)
Abstract: The bionic fuzzy-ball drilling fluid was developed by imitating bacteria structure. Bionic Fuzzy-ball drilling fluid for underbalance drilling in well CLY-A shows the density of the fluid can range from 0.8 g/cm3 to 1.0 g/cm3 and it can be circulated without extra equipments. Compressed air drilling in well CLY-B proves that the different bionic fuzzy-ball additives varying drilling phases such as air, mist, foam and fuzzy-ball drilling fluid can be converted smoothly. Bionic fuzzy-ball drilling fluids for controlling and killing circulation loss in well DFS-C indicates it can control the leakage in forms of pressure reduced, pressure lost and pressure supported. The multi-branch drilling process in well FL-D shows both the cases of high viscosity with low shear rate and the low viscosity with high shear rate have good performance in cleaning wellbore and enhancing ROP. In well J-E, different formation pressure coefficients exist in the same open hole. The successful drilling proves it can improve the formation pressure bearing resistance in low-pressure section and help safe drilling in formations with narrow dynamic safe density window. Further study of bionic fuzzy-ball drilling fluid should focus on its microstructure, system type and circulation density, to satisfy more specific needs in drilling process. Key words: fuzzy-ball; drilling fluid; coalbed methane; drilling engineering; application
基金项目:国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”子课题(编号:2011ZX05062)。
作者简介:郑力会,1968年生。主要从事储层伤害预测、储层伤害控制、储层伤害评价、储层伤害改善研究工作,博士,研究员。E-mail:
zhenglihui@sohu.com。
研究可循环泡沫钻井液[1]、微泡钻井液[2]过程中发现,仿照细菌外观结构,可以开发出含绒囊结构的钻井液[3],在钻井过程中无需固相即可暂堵漏失储层。绒囊钻井液防漏堵漏机理有别于目前以刚性架桥为基础的封堵理论[4],也不同于可循环泡沫类钻井液降低体系密度控制漏失[5]。绒囊钻井液由绒囊及其存在的胶体环境构成。绒囊由囊核、囊粒、囊层构成。囊粒决定其封堵能力,囊层决定其流变性。79郑力会:仿生绒囊钻井液煤层气钻井应用现状与发展前景绒囊钻井液的定量作用机理还有待于进一步研究,但煤层气钻井现场应用表明,文献[4]的定性封堵机理是成立的。事实上,绒囊封堵漏失地层仅仅是绒囊钻井液诸多功能中的一个。绒囊钻井液不但密度可调,适合于欠平衡作业,还具有高效封堵、高效悬浮携带岩屑以及可以使用惰性加重材料加重等特点,成为煤层气钻井中不可多得的多功能钻井液[6]。1 煤层气仿生绒囊钻井液应用现状目前,仿生绒囊钻井液已在煤层气欠平衡钻井、空气钻井、防漏堵漏、快速钻进和提高同一裸眼井段中低压地层承压能力等方面发挥了作用。1.1 欠平衡钻井工作流体鉴于我国煤层气低储层压力、低渗透性、低单井产量、低经济效益和高社会效益等“四低一高”的特点[7],许多文献推荐使用近/欠平衡钻井,满足储层保护要求,提高开发效益[8]。绒囊钻井液利用表面活性剂、聚合物高分子,依靠物理、化学作用形成包裹空气的囊核,降低钻井液密度。作业现场不增加附加设备,依靠搅拌、剪切或钻头水眼空化作用,实现无固相非加重钻井液密度在0.8~1.0 g/cm3范围可调(与我国煤层气储层压力系数平均值0.88[9]相适应),而且能够和常规钻井液一样循环使用,满足了近/欠平衡钻井的要求。CLY-A井位于山西省柳林县,地层压力系数0.85。综合考虑地层破裂压力、坍塌压力以及煤层气钻井设备条件,二开使用密度0.90 g/cm3绒囊钻井液。Ø215.9 mm PDC钻头2010年5月30日开钻,2010年6月20日完钻,完钻井深816.00 m。使用密度0.90 g/cm3绒囊钻井液,一是满足近/欠平衡钻井工程要求,可以在安全钻井和保证地层不发生应力敏感的前提下,实现降低钻井液密度、最大限度地降低液柱压力与地层压力间压差的目的;二是不需要增加诸如泡沫发生器类附加设备,配制、维护、处理等工艺和常规钻井液一样,满足了目前煤层气钻井设备比较简单的客观条件要求。1.2 空气钻井工作流体提高机械钻速、防漏堵漏是空气钻井的主要目的,但需要选择合适的地层[10]。空气钻井过程中在无地层水出现的情况下,一般需要加入一些表面活性剂以润滑钻屑,减缓钻具冲刷,抑制钻屑分散和井壁失稳。如果遇到地层出少量水,加入表面活性剂遇水成雾;地层出水量增加,表面活性剂则形成泡沫;出水再增加,就只能用常规钻井液压井,转为常规钻井液钻井。转化前,采取合理措施避免地层漏失、坍塌、钻井周期延长等,是空气或气体钻井过程中重点考虑的因素[11]。但由于地层原因,转化常规钻井液后井壁失稳所产生的负面影响,常会抵消空气钻井成果[12]。而绒囊钻井液可以根据不同地层,添加不同处理剂,自动实现空气钻井过程中空气、雾、泡沫和绒囊不停钻转换钻井工作流体,控制钻井液转化后井壁失稳。CLY-B井位于山西柳林县,为防止钻井液漏失
和提高机械钻速,2010年6月16日二开继续使用空气钻井,钻进过程中加入绒囊钻井液成核剂。由于没有地层水,成核剂润滑钻屑、井壁和钻井工具,携岩能力良好,尺寸为1~2 cm左右的岩屑顺利返出地面。钻具摩阻较小,控制钻压容易,钻进快速。6月18日钻进至671 m,地层出水,环空自然出现雾,随
着井深增加,出现泡沫,携带能力变差。6月19日一边钻进一边添加成膜剂、成层剂和定位剂,自动转化为绒囊钻井液。6月20日钻至井深702 m完钻。空气、雾、泡沫、绒囊钻井液,不间断钻井自动转化,是现场技术人员在实践中创造的。初期添加处理剂能保证润滑性,携岩能力、抑制能力符合设计要求。一开空气钻井过程中,添加自带表面活性剂钻进,平均机械钻速10.85 m/h;二开空气钻井过程中,添加绒囊钻井液成核剂钻进,平均机械钻速13.02 m/h,提高20%。同时,安全快速地将柳林地区空气
钻井井深记录提高了71.00 m。空气、雾、泡沫与绒囊钻井液“无缝转化”,既避免了井壁失稳,又节约了转化钻井液时间。使用绒囊钻井液钻进,平均机械钻速2.86 m/h;下套管、固井顺利,表明无转化前后井壁失稳问题;设计钻井周期13 d,实际钻井周期6.393 d,转化时间大幅度减少。前期使用空气、雾、
泡沫加快了钻井速度,后期添加绒囊钻井液用处理剂自动转化为绒囊钻井液,避免了处理剂之间不配伍、钻井液与地层之间不配伍以及滤液与地层之间不配伍等,保证了井下安全,为缩短钻井周期提供了技术支持。1.3 防漏堵漏工作流体
绒囊钻井液中的囊粒遇到比其尺寸大得多的漏失通道时,膨胀并堆积成塔状,将钻井液液柱压力分解,作用在地层流体的压力相对减小,漏失量得以控制,称之为分压封堵;遇到与其尺寸接近的漏失通道时,囊粒被低压漏失层“吸入”时拉长且膨胀,增