SN_015煤层气U型水平井钻井液技术_刘彬

2. 1 配
合理调整钻井液密度， 使之与地层压力相匹
根据邻井及井深资料初步判定钻井液密度为 1. 15g / cm3 ，为实现低固相钻井液的高密度， 通过 加入工业盐提高钻井液的密度。 2. 1. 1 盐水钻井液的优点 采用无固相盐水钻井液开发煤层气主要具有以 下几方面优点： （ 1 ） 无固相盐水钻井液摆脱了其他无固相钻 井液尤其是微泡钻井液上水不好， 泵压不易控制， 排量波动大的问题，钻进过程排量保持稳定，降低 出现抽吸压力和激动压力出现的可能性 。 （ 2 ） 钻井过程中， 其他无固相钻井液可能由 于含有大量聚合物，聚合物在循环过程中导致气泡 现象，影响录井导向工作，无固相盐水钻井液传输 信号良好，不影响 MWD 信号运输。 （ 3 ） 无固相盐水钻井液中加入页岩抑制剂后 性能基本不受影响，体系具有良好的抑制性，利于 井壁稳定。 （ 4 ） 工 业 盐 价 格 低 廉， 形 成 体 系 费 用 不 高， 经济效益好。 2. 1. 2 盐水钻井液体系密度调整方案 在清水中加入工业盐，随工业盐加量的增加盐 水体系密度变化见表 1 。.
漏斗粘度 （ s） pH API 滤失量 （ mL /30min） 泥饼 （ mm）
3. 2
施工过程及现场维护
配制无固相聚合物盐水钻井液， 控制密度为 1. 10g / cm3 ，pH 值为 8 ， 粘度 35s， 开始钻进， 钻 进 126m 后出现掉块， 为维护井壁稳定， 减少掉块 继续添加工业盐，适量加入增粘剂、降滤失剂，提第 10 卷第 3 期 2013 年 6 月
中国煤层气 CHINA COALBED METHANE
Vol. 10 No. 3 June. 2013
SN-015 煤层气 U 型水平井钻井液技术
刘 彬 宋百强 王瑞城 杨 勇
（ 中联煤层气有限责任公司晋城分公司，山西 048000 ）
摘
015 井位于沁水盆地南部向西北倾 的 斜坡带上， 目 的层为 山 西 组 3 号 煤层气 藏。 该 要: SN井一开、二开采用膨润土钻井液，三开采用 无固相盐 水 钻 井 液体系， 其配 方 为: 清 水 + 0. 1% ～
3 密度 （ g / cm ）
初切 （ Pa） 终切 （ Pa） 塑性黏度 （ mPa·s） 动切力 （ Pa） 表观粘度 （ mPa·s）
为主，盐水聚合物针对以上情况，利用增粘剂、页 岩抑制剂和降失水来维持体系稳定 ，应对以上复杂 情况。 （ 1 ） 考虑到煤层气空隙裂缝发育， 易漏失的 情况下，加入增粘剂和降滤失剂等大分子聚合物有 利于形成致密泥饼，有效降低滤失量，维护井壁稳 定； 同时增加钻井液粘度，提高动切力，利于水平 段井底携岩，防止粘卡事故。 （ 2 ） 体系中加入一定量的页岩抑制剂 ， 可以 防止黏土矿物的水化膨胀和分散 ，提高了体系的抑 制性，减少了夹矸混层泥页岩坍塌掉块的可能性 ， 维护井壁稳定。 （ 3 ） 包被剂主要是针对小颗粒有害固相的清 除起到重要作用，小颗粒固相既影响机械钻速，同 时容易造成堵塞煤层气储层微裂缝 ，加入包被剂利 于分散相的固相颗粒清除。
作者简介
5H 和 SN0155V 连通的 带上 ，该井组是由 SN015-
刘彬，男，硕士研究生，助理工程师，任职于中联煤层气有限责任公司晋城分公司。
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中国煤层气
第3 期
一口 U 型开发井， 该区块井自上而下依次钻遇新 生界第 四 系 （ Q ） 、 中 生 界 三 叠 系 下 统 刘 家 沟 组 （ T1 l） 、上统石千峰组 （ P2 sh） 、二叠系上统上石盒 子组 （ P2 s ） 、 下石盒子组 （ P1 x ） 、 二叠系下统山 西组 （ P1 s） 、上统太原组 （ C3 t） 、上古生界石炭系 中统本溪组 （ C2 b） 和下古生界奥陶系中统峰峰组 （ O2 f） 。该井目的层为山西组 3 号煤层气藏， 地层 依次钻遇灰岩、泥岩，粉砂岩以及煤层，钻井过程 以防漏、防塌为主。该井一开、二开采用膨润土钻 井液，完钻井深 1256m， 三开用钻头 171. 5mm 开 钻，采用无固相盐水钻井液完钻井深 1937m， 筛管 完井。该井三开水平井段采用无固相盐水钻井液 ， 克服了临井钻井过程井壁坍塌严重 ，携岩能力差等 难题，顺利完井。
表1 1 工业盐加量 （ g） 密度 （ g / cm3 ） 5 体系密度随加盐量变化 2 10 3 15 4 20 5 25 6 26 7 27 8 28
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技术难点
（ 1 ） 三开地层岩性混杂， 易漏失。 进入煤层 段前，钻遇的泥岩与煤线、泥岩与细砂岩的夹层较 多，地层胶结薄弱，同时山西组 3 号煤层段孔隙裂 缝发育，易发生漏失现象。 （ 2 ） 煤层段水平位移较长， 易发生井壁稳定 问题。煤层的弹性模量较低， 抗压和抗拉强度小， 脆性大，胶结性差。在水平井段，煤系地层在失去 下支撑作用时，由于受上覆岩层压力作用，煤层失 去力学稳定性，稍加外力就会引起坍塌。该井水平 段达 668. 1m，煤层段含粉煤， 同时水平段钻进过 程长时间浸泡，泥页岩水化膨胀，易发生井壁稳定 问题。 （ 3 ） 煤层段井眼携岩能力差。 煤层段钻进过 程中，由于煤层裂缝发育，易发生漏失现象，只能 采取低泵压小排量钻进，环空返速明显下降，水平 段易形成岩屑床，起下钻过程存在遇阻卡钻风险。 （ 4 ） 激动压力引起井壁失稳。 该井水平段较 长，鉴于携岩问题考虑，必须增加钻井液粘度保证 钻井液的携岩能力， 但钻井液粘度增加的情况下， 起下钻过程中产生的抽吸和激动压力易导致井壁失 稳。
通过实验证明，加入工业盐完全满足钻井液提
第3 期
SN015 煤层气 U 型水平井钻井液技术 表2 性 能 调整后三开钻井液的性能 现场实 测数据 1. 18 40 8 5 ≤0. 5 性 能 现场实 测数据 5. 1 8. 1 13 22 24
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高密度要求。通过盐水钻井液平衡地层压力，降低 井壁坍塌风险，满足现场工艺要求。 2. 2 利用聚合物提高无固相钻井液性能 对煤层气井出现复杂情况以防漏 、防塌和防卡
3 高密度 至 1. 15g / cm ， 仍 有 掉 块， 继 续 添 加 工 业
盐，加入增粘剂、降滤失剂、页岩抑制剂维护体系 3 性能，密度 提 至 1. 19g / cm ， 解 决 了 煤 层 坍 塌 问 题。在保证作业安全的前提下，可适当降低钻井液 密度，以达到降低漏失保护储层的目的 。钻进过程 中，在原钻井液的基础上加大工业氯化钠的含量 ， 3 逐渐提高钻井液的密度， 调整密度至 1. 18g / cm ， 解决了煤层垮塌问题。钻进过程中，最大限度的使 用固控设备， 及时除去有害固相， 减少储层伤害， 降低岩屑堆积，防止卡钻事故。 3. 3 现场存在问题 （ 1 ） 该井目的层位于山西组 3 号煤层， 水平 段钻进过程中，由于地层预测不准确，地层存在一 定倾角， 出现了两次侧钻情况； 同时由于煤层较 薄，目的层钻进过程中，钻头很容易跑出煤层，增 加了水平井钻进的难度。 （ 2 ） 该煤层含有一定量夹矸， 煤层钻进过程 曾经一度出现固相含量较多，通过加入增粘剂、包 被剂和页岩抑制剂控制固相含量 ，同时后期钻进过 程由于煤层力学稳定性差，出现坍塌掉块现象，通 过增加工业盐，有效增加承压能力，有利于井壁稳 定。
0. 5% 纯碱 + 0. 2% ～ 0. 5% 降滤失剂 + 0. 5% ～ 1% 包被剂 + 0. 2% ～ 0. 5% 页 岩 抑 制 剂 + 0. 03% ～ 0. 06% 增粘剂 + 30% 工业盐。在现场应用过程中，控制钻井液密 度 1. 15 ～ 1. 20g / cm3 ， 黏 度 40 ～ 50s，利用增加工业盐的含量控制密度保证 井 壁 力 学 稳定性， 加入降滤失剂 控制 失 水保持煤层结 构强度，增强钻井液抑制性，提高泥饼质量，防止井壁坍塌，利用增粘剂控制泥浆流变性实现高 015 井水平段纯钻时间 148. 3 h，平均机械钻速 4. 51 m / h，煤层总进 效携岩。应用该钻井液，SN尺 668. 1m，最终煤层钻遇率达 100% 。 关键词： 煤层气井 U 型井 无固相钻井液 钻遇率
Drilling Fluid Technology in SN015 U-shape Coalbed Methane Horizontal Well
LIU Bin，SONG Baiqiang，WANG Ruicheng，YANG Yong （ Jincheng Branch，China United Coalbed Methane Corporation，Shanxi 048000 ） Abstract ： SN015 well is located in the northeastern slope zone of south Qinshui Basin， with the target of CBM resources in No. 3 seam of Shanxi Formation． The bentonite drilling fluid was used in the first and second drilling，and solidfree salt water drilling fluid， of which the formula is water + 0. 1% ～ 0. 5% soda + 0. 2% ～ 0. 5% filtrate reducer + 0. 5% ～ 1% coating agent + 0. 2% ～ 0. 5% shale inhibitor + 0. 03% ～ 0. 06% tackifier + 30% industrial salt， is used in the third drilling. In the application process， the density of the drilling fluid is controlled within 1. 15 ～ 1. 20g / cm3 ，with the viscosity of 40 ～ 50s. The content of industrial salt is increased to control the density and ensure the mechanical stability of the shaft lining． Filtrate reducer is added to control the water loss，increase the inhibition of the drilling fluid as well as the quality of the mud cake， and prevent the collapse of the shaft lining． Tackifier is used to control the rheology of the slurry，and realize effective rock carrying． After applying this drilling fluid，the net drilling time in the horizontal section of SN015 well reached 148. 3h， with the average penetration rate of 4. 51m / h， and the total drilling footage reached 668. 1m，with the final intersecting rate of 100% ． Keywords： Coalbed methane well； Ushape well； solidfree drilling fluid； intersecting rate SN015 井组位于沁水盆地南部向西北倾的斜坡