煤层气钻井井壁失稳机理及防塌钻井液技术

针对沁水盆地煤层气钻井中存在的井壁稳定技术难题,采用X射线衍射、扫描电镜、泥页岩膨胀实验、页岩分散实验测试了泥页岩和煤岩体的组构及理化性能,分析了井壁失稳机理。依据"多元协同"防塌原理,研选出了高效包被抑制剂、封堵防塌剂和活度平衡剂,构建了泥页岩地层防塌钻井液体系QSFT和煤层钻开液QSMZ。评价结果表明,QSFT体系的粘度、切力适中,滤失量低、泥饼薄,对200 μm裂缝的封堵承压能力达3.0 MPa;QSFT和QSMZ具有较强的抑制水化能力,并能显著增加岩样单向抗压强度,对煤岩体岩心湿测渗透率的损害均低于30%,干测渗透率恢复值达到95%以上,可作为沁水盆地煤层气井的钻井液和储层钻开液。      

哈得逊地区二叠系火成岩钻井钻井液配方优选室内实验研究

塔里木油田哈得逊地区二叠系火成岩层段微裂缝多、节理丰富易塌易漏,一直是制约该地区钻井速度的主要原因。针对火成岩易漏易塌的钻井难点,从钻井液性能方面入手,通过室内实验优选出强封堵抑制剂（环保型低荧光成膜降滤失剂CMF）,聚磺体系钻井液配方,实验表明：该配方钻井液具有流变性好、滤失量低、抑制性强的特点,起到了有效的封堵作用。     

甘肃山丹花草滩煤矿扩大区煤炭详查钻井液工艺及应用

在甘肃省山丹县花草滩煤矿扩大区煤炭详查钻探施工中,普遍存在着泥岩地层造浆、膨胀缩径及坍塌掉块等问题。针对上述问题,开展了钻井液工艺研究,选择了有机硅抑制剂、降滤失材料、随钻封堵材料及包被絮凝材料,进行钻井液配方及性能研究。通过室内实验及现场应用,证明了该钻井液具有良好的抑制性能、防塌护壁性能及流变性能,有效解决了上述技术难题,钻井液使用周期大幅提升,显著减少了废弃钻井液的排放,促进了绿色勘查理念在勘查区的实践推广。     

定北区块抗高温钻井液体系优化

定北区块储层深埋温高导致常规钻井液体系失效且复杂情况多发,研制一套抗高温钻井液体系已成为解决定北区块钻井复杂情况多发的重要途径。总结分析定北区块钻遇复杂情况及钾铵基钻井液体系性能测试结果,明确了钻井液优化方向——抗高温抑制性、稳定性、降滤失性和封堵能力。针对目前现场常用多种抗高温钻井液处理剂开展了流变性、滤失性、封堵性、润滑性等性能测试实验,优选SMC和SPNH作为抗高温降滤失剂、KCl和聚胺作为抗高温抑制剂、HQ-10作为抗高温封堵剂、白油及石墨作为抗高温润滑剂、SF-1作为抗高温稀释剂,并得出最佳土粉含量为4%,最终得到了抗高温钻井液体系配方。室内性能评价实验表明,该抗高温钻井液体系在180 ℃热滚72 h后粘度、切力及失水仍满足设计要求,且抗NaCl及CaCl2污染分别达到10%和4%,储层岩心伤害渗透率恢复值可达80%以上。定北抗高温钻井液配方的形成将为定北区块安全高效钻进提供保障。     

海洋天然气水合物钻井的硅酸盐钻井液研究

在海洋含天然气水合物地层中钻进时,遇到的问题有水合物在井底的分解和管线内的再生成,以及井壁稳定和井涌的问题。配制合适的钻井液是解决上述问题的关键。通过大量实验,得到一种加入无机盐和动力学抑制剂的稀硅酸盐钻井液,并通过实验对其性能进行评价。结果表明:配制的硅酸盐钻井液不仅能满足常规钻井液携带岩屑和清洁井眼的要求,还能有效抑制井壁岩层的水化,抑制水合物地层的分解,以及控制水合物在管线内的再生成;因此可以满足深水含水合物地层钻进的要求,确保水合物地层钻探安全高效地进行。     

水基钻井液防塌封堵材料封堵特性实验研究

提高钻井液封堵能力是有效解决硬脆性页岩、煤层等复杂地层井壁失稳的主要技术手段。本文以在一定温度、压力条件下30 min的滤失量为评价标准,对几种封堵材料的封堵特性进行了实验研究。结果表明：除超细碳酸钙外,其他材料随着加量的增加,封堵效果越来越好;乳化沥青、乳化石蜡和油溶性酚醛树脂随着温度的升高,封堵效果变差,而聚乙二醇和聚酯先变差然后又有一定程度的恢复;聚酯和超细碳酸钙能够快速封堵微裂缝;几种封堵剂均对钻井液的流变性能有较明显的影响。对各封堵材料的封堵机理分析表明：不同的封堵材料具有不同的封堵特性,分别适应不同的温度、压力条件。只有根据井下实际情况,有针对性地选择与之相适应的封堵材料,才能有效提高水基钻井液的封堵能力。     

封堵评价用微裂缝岩心的模拟及模拟封堵实验

采用不同厚度的金属箔片和胶凝材料浇筑出了微裂缝岩心,配合高温高压失水仪外筒和泥浆杯,通过监测30 min内的漏失量,即可开展微裂缝岩心封堵评价实验,评价钻井液的封堵效果。通过微观观察法和流量计算法对制作的微裂缝的表面形态和开度进行了验证,结果表明岩心缝面具有一定的粗糙度,裂缝开度符合实验设计,最小3.33 μm,且岩心具有5～10 cm的裂缝行程。微裂缝岩心制作方法简单,重复率高,通过室内实验验证了制作的微裂缝岩心可以用于钻井液封堵材料的封堵性能评价,为微裂缝封堵评价实验提供了岩心模块,弥补了使用缝板模拟裂缝表面光滑和采用砂床钢珠砂盘等孔隙介质换算裂缝开度的不足。     

桩西滩海中生界地层水平井钻井液技术

桩西滩海地区实施全井小循环泥浆不落地工艺,上部地层快速钻进固相控制难度大,东营组泥岩和沙河街油泥岩掉块坍塌严重,中生界水平段钻进润滑防塌要求高,分别采取了针对性的措施。现场试验表明,中上部地层采用氯化钙强抑制钻井液体系,抑制了粘土造浆和钻屑分散,满足了快速钻进阶段小循环泥浆不落地的工程要求;中下部地层采用了低活度强抑制钻井液体系,钻井液活度控制在0.96以下,高温高压滤失量＜12 mL,保证了泥岩地层的井壁稳定;三开水平段应用了油基钻井液回收循环利用工艺,性能优化后的钻井液乳化稳定性好,破乳电压＞460 V,解决了水平井钻进中生界地层摩阻扭矩大、易坍塌等问题。     

延安东部气田成膜防塌钻井液体系优选和应用

延安东部气田石千峰组、石盒子组和山西组具有强硬脆性、地层裂缝发育、泥岩泥质含量高,在钻进过程中常发生井塌、井漏现象,使得钻井成本大大增加。通过对延安东部气田上古生界地层特性、井壁失稳机理和储层特性等因素分析,开展了具有强抑制、强封堵的成膜钻井液体系研究。通过筛选降滤失剂RHPT-1及成膜剂CMJ-2,确定成膜钻井液配方并完成了体系的性能评价。结果表明,该体系润滑系数0.0659、岩屑滚动回收率95.94%、16 h线性膨胀率8.18%,表现出了较好的润滑性和抑制性。抗粘土污染3%、抗盐7%、抗钙2%,100 ℃热滚钻井液性能保持稳定,具有很好的抗污染和热稳定性能。现场3口水平井的应用中,有效地解决了延安东部气田上古生界地层井壁易失稳的技术难题。     

塔里木盆地顺北地区长裸眼钻井液技术

顺北地区超深井二开裸眼井段长超过5000 m。针对长裸眼井段水敏和膏质泥岩缩径阻卡、二叠系火成岩漏失和垮塌、高摩阻等技术难题,开展了钻井液体系配方优化研究。通过抑制性膨胀试验、抗盐降滤失剂优选试验、复合封堵剂屏蔽封堵试验以及复合润滑剂配比和降摩阻试验,研制了强抑制高封堵低摩阻钾胺基钻井液体系。室内试验表明,二叠系火成岩在该钻井液中的滚动回收率和线性膨胀率分别达到95.09%和1.86%,钻井液能够承受5%NaCl、2?SO4和20%的钻屑污染。该钻井液体系在顺北1-2H井进行了现场试验,其长裸眼井段平均井径扩大率仅为13.55%,漏失量比顺北1-1H井降低了83.8%,复杂时间比顺北1-1H井减少了30.5 d。强抑制高封堵低摩阻钾胺基钻井液有效地解决了顺北地区长裸眼钻进技术难题,具有广阔的推广应用前景。     

凤河营热水储层的钻井液体系优化研究

凤河营位于冀中坳陷处,具有丰富的地热资源。凤河营热水储层主要是蓟县系的雾迷山组,属于碳酸盐岩裂隙,岩溶型储层。在钻井过程中,热水储层出现了漏失、粘土膨胀坍塌等事故。在分析储层地质特征的基础上,对原钻井液体系的性能进行评价。实验表明原钻井液体系的失水造壁性和堵漏能力较差。根据储层的地质特征和出现事故的机理,优化原钻井液体系的性能。原钻井液体系中加入5%超细碳酸钙和5%氯化钾之后,钻井液体系的性能得到很大改善,具有良好的流变性、较强的抑制性、良好的堵漏能力和低滤失量。优化后的钻井液体系能减少凤河营地热储层的损害。     

抑制性泥浆在新疆淖毛湖煤田东部勘查区中的应用

新疆淖毛湖煤田东部勘查区,煤系地层多为灰色、淡黄色砾岩、砂岩,泥岩,泥岩与砂砾岩互层,泥岩夹煤层、煤线等,其中泥岩、泥岩与砂砾岩互层地层水敏性强,胶结性差,在钻进过程中易造成水化膨胀、缩径、坍塌等问题,护壁困难。针对该矿区的地层特征,采用抑制性无固相和低固相泥浆钻进,成功地维持了孔壁稳定,高效、安全地完成了钻孔,为今后施工类似钻孔取得了宝贵经验。     

永陇矿区天堂勘查区煤层赋存规律

依据钻探资料对永陇矿区天堂勘查区含煤地层、可采煤层的分布与厚度变化进行分析,认为天堂勘查区含煤地层的赋存主要受三叠系基底形态的控制,基底的隆起与凹陷控制了含煤地层的厚度及分布范围,在凹陷区延安组沉积厚度大,煤层较厚,隆起区延安组沉积厚度小甚至缺失。     

超深井煤系地层的钻进工艺

在超深地热井施工中,深部的煤系地层是事故的多发层段。利用高压喷射快速钻井技术和适合的聚合物泥浆体系,顺利的钻过埋深超过2 000多m和3 000多m的煤系地层,防止了事故的发生,提高了钻进效率。     

煤系复杂地层钻探护壁浆液研究与应用

基于护壁材料对浆液的流变性和失水及造壁性的影响,通过室内试验,研究了适用于煤系复杂地层的护壁浆液——膨润土-高聚物浆液。采用正交试验法得出护壁浆液的优化配方:5%膨润土+0.3% SM植物胶+0.04%聚丙烯酰胺（PAM）+1%腐植酸钾（KHm）。将这种高聚物低固相泥浆用于现场试验,在煤系复杂地层的钻探护壁中取得了良好的效果。      

山西省朔南勘探区煤系地层沉积环境及其成煤条件分析

以朔南勘探区钻孔资料为基础,对该区煤系地层沉积环境及成煤条件进行分析,简述了本区煤系地层主要是在岸线附近的滨海平原及近海内陆环境下沉积的,其中滨海及深湖波浪带最有利于成煤,因受地壳南北向不均衡沉积的控制,区内煤系及煤层变化呈南北向带状分布,该特点为今后地质勘探和煤矿开采提供了依据.     

重庆松藻矿区复杂地层钻探技术探讨

重庆松藻矿区强风化地层厚度在700m左右,结构松软、涌水、漏失及水敏性地层反复出现。该区钻孔易出现坍塌、掉块、吸水膨胀缩径、孔斜等现象,施工难度较大,另外煤心采取率极低。在该矿区小鱼沱井田钻进时,采用快干水泥浆封堵及跟管钻进相结合的钻进工艺,并严格控制双聚低固相泥浆配方;在跟管钻进过程中,掌握控制其压力、转速,防止因压力过大或钻进太快而出现套管断脱。该孔历时4个月,终孔深度1261．72m,终孔斜度为8°,钻孔质量为特级。CK-28井成孔经验表明,在该区复杂地层钻进,采用边钻进边封堵及跟管钻进等技术,可有效解决易塌、涌水、漏失、孔斜等难题。     

西藏主要含煤岩系及其成煤环境初探

西藏煤系分布广泛,本文通过对西藏煤系的初步研究,主要从煤系地层、岩石组成以及煤系沉积特点三个方面对马查拉煤系、妥坝煤系、土门煤系、多尼煤系四个主要的西藏煤系进行初步探讨。认为马查拉煤系的沉积环境属浅海-海陆交互相沉积,妥坝煤系不仅具有海陆过渡相之滨岸三角洲带-碎屑潮坪-潮坪泻湖相沉积,还具有滨岸碳酸盐潮坪-碳酸盐台地的滨海-浅海清水沉积的特征,土门煤系则是下部以浅海相沉积为主,中部以海陆交互相沉积为主,上部以陆相沉积为主,多尼煤系则是滨海与海陆过渡相沉积。     

临汝煤田构造控煤作用

临汝煤田的含煤岩系是在准平原化的碳酸盐岩基底上形成的。印支期近EW向褶皱与张断裂，燕山早期NW向走滑断裂，燕山晚期NW向推覆断裂、NE向张断裂，交织切错，宏观控制着含煤地层的分布与赋存，形成众多赋煤断块。赋煤断块的边界断裂与内部小构造对煤层制约形成的三类赋煤形式揭示了构造控煤作用的强度与方式。     

云南罗平复杂地层煤矿勘查泥浆体系的研究与应用

云南省曲靖市罗平县红丫口煤矿勘探项目临近大断裂带,受多期构造地质作用影响,走向逆断层发育,且发育有横向平移断层和少量正断层。地层受挤压变形严重,岩层倾角普遍较大,局部直立至倒转,地层破碎。上部漏水严重,下部钻遇多条断层破碎带以及煤系地层,造成钻进效率低下,钻孔事故频繁,甚至钻孔报废,严重影响勘查工作的顺利进行。针对这一系列的施工难题,经过多次研究和反复试验,探索出一种适合该矿区煤矿勘察复杂地层钻进的泥浆,保障了勘查项目的顺利完成。