油包水钻井液钻穿煤层可行性.pdf

第29卷 第4期 钻 井 液 与 完 井 液 、，0L Z O．斗 学兔兔 2012年7月 DRILLING FLUIDCOMPLETION FLUID July 2012 【理论研究与应用技术】 油包水钻井液钻穿煤层的可行性 李胜， 田璐， 李家芬 (中石化石油工程技术研究院，北京) 李胜等．油包水钻井液钻穿煤层的可行性[J]．钻井液与完井液，20l2，29(4)：49—51． 摘要 通过分析煤岩地层垮塌机理，总结了煤层钻井液技术难点，并提出了稳定煤系地层的钻井液技术对策。 室内通过高温高压膨胀实验、粒度分布、回收率及强度实验，评价了油包水钻井液钻穿煤层的可行性。实验表明， 煤岩在油包水乳化钻井液中的强度较清水中降低了23％。通过在油包水乳化钻井液中引入无渗透钻井液处理剂， 可提高油包水乳化钻井液的封堵能力，降低了油包水钻井液钻遇煤层时井壁失稳的风险。 关键词 油包水钻井液；煤层；封堵性；高温高压膨胀 中图分类号：TE254．3 文献标识码：A 文章编号：1001—5620(2012)04—0049—03 油包水乳化钻井液是以水为分散介质、油为连 布在煤的裂缝和孔洞中起胶结作用的少量黏土矿物 续相的钻井液体系，其抑制性强，井壁稳定性、页 水化膨胀，高温也会加剧水化作用，促使地层的坍塌。 岩抑制好，特别适合于复杂地层、易水敏地层。其 室内用x射线衍射测定了某油田煤岩矿物组分，其 润滑性好，抗盐和抗钻屑污染能力强，具有现场维 中黏土矿物总量达7．5％，矿物种类中非晶质含89％、 护简单、钻井液可循环使用的特点，已成为钻高难 方解石含2．1％、黄铁矿含0．9％、菱铁矿含0．5％。 度高温深井、大斜度定向井、水平井、各种复杂井 黏土矿物含量以伊利石、高岭石为主，含量分别为 段和储层保护的重要手段[1-4]o对于煤层、煤线较 30％、70％，证实了煤岩中含有一定量的黏土矿物。 发育地层，煤岩易垮塌，导致井壁失稳，引发井下 虽然油包水乳化钻井液具有良好的井壁稳定和 复杂情况。由于油类矿物对煤岩有溶解、溶胀作用， 页岩抑制作用，且钻井液滤液为油相，对煤岩中的 需要对油包水钻井液钻穿煤层的可行性进行评价。 黏土矿物影响小，但是油类矿物对煤岩强度的影响 比水大，其作用机理主要为溶解和溶胀作用。煤岩 1 煤岩垮塌机理分析 吸油后，造成大分子间交联和有机小分子的溶解， 破坏了煤的骨架结构，使其强度下降。油进入亲油 煤岩自身具有弹性模量小、抗压抗拉强度低、 裂缝，使裂缝间交联键溶解，内聚力降低，导致煤 脆性大、胶结性差等特点。对于在煤岩发育的地层 岩膨胀坍塌。油使煤岩中的交联大分子溶胀，煤岩 钻进时，钻井液密度过低会引起构造应力释放，使 体积膨胀，膨胀应力使煤岩结构破坏，强度降低[5-8]o 煤层沿节理和裂缝崩裂坍塌，大量的掉块上浮会造 成环空阻流和卡钻。钻井液密度过高时，压差作用 2 可行性评价 下滤液楔人煤层，将裂缝撑开使煤层坍塌。 对于亲水表面，水在毛细管作用下进入裂缝和 2．1 高温高压膨胀 孑L洞，削弱了煤大分子之间的氢键和范德华力，引