低固相泥漿在煤層氣U型井中應(yīng)用

鄭傳庚

(河南省煤田地質(zhì)局豫中公司 河南省能源鉆井工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450053)

低固相泥漿鉆井技術(shù)是大中型石油天然氣頁(yè)巖氣煤層氣等沉積型礦種開(kāi)發(fā)利用中的先進(jìn)技術(shù)，U型井也稱(chēng)U型連通井，是兩口不同位置的水平井與直井、定向井與水平井、定向井與定向井或水平井與水平井長(zhǎng)距離實(shí)現(xiàn)同一目的層的連通。隨著煤層氣地面開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展，U型井逐步引入用于煤層氣開(kāi)發(fā)。具有明顯的規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，能夠加快煤層氣開(kāi)發(fā)力度，節(jié)約鉆前費(fèi)用及鉆井成本，節(jié)約土地占用面積，保護(hù)耕地或節(jié)約能源，完井后集中管理，減少集輸流程，節(jié)省人財(cái)物等投資，是優(yōu)質(zhì)低耗的連續(xù)施工方法。

1 區(qū)域地質(zhì)情況

在山西省昔陽(yáng)區(qū)塊施工自上而下所遇地層如下(表1)

界 系 統(tǒng) 組 垂深 標(biāo)志層 巖性描述新生界 第四系 2-28黃色粘土結(jié)構(gòu)疏松上統(tǒng) 上石盒子組 350 P2S砂質(zhì)泥巖泥巖粉砂巖砂巖組成泥質(zhì)鹽類(lèi)為二疊紀(jì)淺灰色灰色泥巖砂質(zhì)泥巖組成頂部含泥質(zhì)下石盒子組 530 P1X上古界山西組 630 P1S下統(tǒng)深灰色灰色泥巖砂質(zhì)泥巖砂巖煤層含炭屑或白云母片主與水膨脹685 C3t深灰色灰色細(xì)粒砂巖砂質(zhì)泥巖泥巖碳質(zhì)及鋁巖塊狀構(gòu)造石炭系 上統(tǒng) 太原組 煤層組成星點(diǎn)狀690 C2b 巖性灰色砂質(zhì)泥巖含鋁質(zhì)

2 該區(qū)段U型井施工對(duì)泥漿的工藝要求見(jiàn)表2

鉆井液性能序號(hào) 地層 泥漿體系密度g/cm3漏斗粘度s濾失量ml/30min含沙量%泥餅mm PH值穩(wěn)定性備注一開(kāi) Q 膨潤(rùn)土泥漿1.05-1.18 25-30 ＜2二開(kāi) 上下石河子組低固相泥漿1.05-1.08 18-20 ＜8 ＜0.3 ＜1. 8-9 0.02防塌防漏防卡三開(kāi)山西組、太原組、本系組低固相防塌防卡泥漿1.05-1.10 19-20 ＜5 ＜0.1 ＜0.5 8-9 0.01防塌防漏防卡

3 各井段泥漿類(lèi)型及配方

結(jié)合該地區(qū)地層巖性特點(diǎn)及U型井對(duì)泥漿工藝參數(shù)要求，第四系黃土覆蓋層采用普通的膨潤(rùn)土泥漿。固完井后二開(kāi)，將一開(kāi)泥漿廢棄，另配新漿。配漿前要做小型試驗(yàn)，探索各種化學(xué)處理劑在該區(qū)的合適加量。在使用中每天定期測(cè)試，調(diào)整補(bǔ)添加處理劑使之達(dá)到平衡地層壓力保護(hù)井壁，便于攜砂懸屑及良好的潤(rùn)滑性能。三開(kāi)，在原漿的基礎(chǔ)上，通過(guò)小型實(shí)驗(yàn)優(yōu)選聚丙烯酸鉀KPAM與水解聚丙烯晴鉀鹽粉末KHPAN，CMC.PAM.NAOH石墨.防塌劑等在該區(qū)的最優(yōu)加量與達(dá)到最佳應(yīng)用效果，確保施工安全進(jìn)行。各層段泥漿配方見(jiàn)下表3。

序號(hào) 配方 地層特點(diǎn)一開(kāi)淡水+8-10%膨潤(rùn)土+0.-0.6%Na2CO3+0.2-0.3%NaoH地層膠結(jié)性差、疏松、易漏失消耗易大，井壁不穩(wěn)定。二開(kāi)泥巖段造漿、易出現(xiàn)塊、卡、塌現(xiàn)象砂泥巖互層巖性不穩(wěn)定。4-6% 鈉基土 +0.2-0.3%Na2CO30.3-0.4 NaoH+0.1-0.5CMC0.1-0.5%PAM聚丙烯酸鉀+1-1.5% 石墨 +1.5-3% 液體潤(rùn)滑劑三開(kāi)基漿 +0.5-0.6%NaoH+0.1-0.5CMC+0.1-0.3%PAM+0.3-0.5K-PAM 聚丙烯酸鉀 +0.2-0.3%K-HPAN，水解聚丙烯腈鉀鹽粉末2-3%石墨5-6%液體潤(rùn)滑劑砂泥巖段互層伴有灰?guī)r及黑色泥砂巖，易卡埋鉆具，保證泥漿穩(wěn)定性。

4 各類(lèi)型泥漿的作用機(jī)理

在鉆井工作中泥漿性能指標(biāo)的好壞直接影響到鉆井質(zhì)量效率甚至決定該井是否能正常完井因此一些泥漿的化學(xué)處理劑不是在任何地區(qū)都適應(yīng)，必須經(jīng)過(guò)多次小型試驗(yàn)優(yōu)選合適價(jià)量配比才能發(fā)揮效能做到有的放矢。使用聚丙烯酸鉀(KPAM)與水解聚丙烯啨鉀鹽粉末(k-HPAN)碳酸鈉氫氧化鈉適當(dāng)?shù)腜H值在8-9的條件下充分水解后向地層提供一價(jià)鉀離子鈉離子，由于鉀離子晶格的嵌位作用抑制泥巖頁(yè)巖水化膨脹剝落掉塊，有效的減弱了縮徑。高分子聚合物CMC，PAM具有較強(qiáng)的包被紊凝作用能有效的控制鉆屑分散，抑制泥漿固相升高，保持較低的泥漿和盡可能少的固相含量。體系中分離出來(lái)的COOH，OH等親水基團(tuán)，有效的束縛泥漿中的自由水與添加提粘降失水作用，更有于使井壁形成銅墻鐵壁。進(jìn)入山西組與太原組后加入的石墨及液體潤(rùn)滑劑WIF，提高泥漿的潤(rùn)滑效果實(shí)現(xiàn)了水平段鉆井的安全施工。

5 結(jié)論與建議

(1)通過(guò)在該區(qū)塊施工的兩組U型井見(jiàn)表4

最大斜井深(M)垂深(M)井斜度(度)方位角(度)水平段長(zhǎng)度(M)泥漿類(lèi)型預(yù)期效果YQ-01H1 1042.63 621.31 74.5 259 524.32 低固相 于直井連通達(dá)設(shè)計(jì)要求YQ-02H1 1148 529.13 84.2 287.3 618.87 低固相 于直井連通達(dá)設(shè)計(jì)要求

我們認(rèn)為該泥漿的配方在該區(qū)是使用的。YQ-02H1井在井深1131米時(shí)泥漿泵漏水修理30分鐘，修好后開(kāi)泵循環(huán)井內(nèi)鉆具提拉正常無(wú)遇卡阻現(xiàn)象。YQ-01H1井深1001.8米時(shí)定向儀電池耗盡提鉆換電池，12V135柴油機(jī)進(jìn)空氣被迫等待檢修歷時(shí)45分鐘檢修完畢順利提鉆。

(2)建議施工此類(lèi)型井最好使用頂驅(qū)鉆機(jī)，因該類(lèi)井斜度大水平段鉆進(jìn)加壓困難，用螺桿鉆進(jìn)要求泵壓高，泥漿質(zhì)量好。

(3)及時(shí)檢修好設(shè)備.鉆具.設(shè)施，尤其是定向儀器。井深超過(guò)800米各接頭處要纏棉線，保證密封以防跑水泄壓影響鉆井效率。該套定向儀器價(jià)值近100萬(wàn)，必須精心維護(hù)正確使用，要有專(zhuān)業(yè)熟悉人員操作，不可大意否則將事倍功半造成大的經(jīng)濟(jì)損失。

(4)健全組織成立相應(yīng)的指揮系統(tǒng)除井隊(duì)正常建制外應(yīng)設(shè)立機(jī)修維護(hù)泥漿維護(hù)調(diào)試造斜技術(shù)負(fù)責(zé)，外協(xié)購(gòu)料等多個(gè)聯(lián)合體利于生產(chǎn)順利進(jìn)行。

[1]胡辰光，鉆探工程技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)務(wù)全書(shū)、安徽文化音像出版社、2003、

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[3]史凱嬌、徐同臺(tái)，鉀無(wú)固相鉆井液和完井液研究、石油鉆探技術(shù)、2011

[4]鄢捷年，鉆井液工藝學(xué)、山東東營(yíng)中國(guó)石油大學(xué)出版社、2006

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