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韩城区块煤层气钻井堵漏技术措施的探讨

时间:2011/9/27 12:31:04

摘要  通过对韩城区块5口煤层气钻井漏失情况的分析,发现主要漏失层位为上部的孙家沟组和上、下石河子组,漏失层的岩性以砂岩为主,且大部分发生在岩性变化出。该区井漏形式主要为砂泥岩层段漏失及纵向裂隙漏失,据此提出了相应的堵漏措施:在渗透、纵向裂隙发育的砂泥岩中加入丹封、锯末及复合材料进行堵漏;在纵向裂隙发育的砂岩,漏失量较大时,采用大颗粒材料加水泥封堵,必要时用水泥固井进行堵漏。并针对该区的地层特性漏失原因,提出了相应的井漏预防措施。

关键词  井漏;堵漏技术;煤层气钻井;韩城地区

韩城位于陕西省渭南市东部,地处鄂尔多斯稳定地块的东南缘。目前,该区的煤层气钻采施工工作正在进行。在煤层气钻进过程中,常遇到井漏问题,造成钻井成本增加、施工周期延长。根据已完成的11口井统计,有10口井发生了不同程度的漏失。如何解决井漏,快速、安全、高效地完成钻进任务是困扰煤层气钻井的难题。

漏失层位的判断

现列举5口井漏失情况如下:

WLC05井

漏失层井深(m)

层位

岩性

颜色

26.48

第四系

黄土层

238.50

纸坊组

粉砂岩

灰绿色

260.40

和尚沟组

细砂岩

灰绿色

429.80

孙家沟组

砂质泥岩

灰绿色

555.07

孙家沟组

泥岩

灰绿色

815.00

山西组

粉砂岩

浅灰色

831.24

山西组

砂质泥岩

浅灰色

WLC06井

漏失层井深(m)

层位

岩性

颜色

754.53

上石盒子组

细砂岩

灰白色

862.40

上石盒子组

细砂岩

浅灰色

908.48

下石盒子组

细砂岩

浅灰色

1157.00

下石盒子组

砂质泥岩

灰色

1298.21

太原组

泥岩

灰黑色

WLC07井

漏失层井深(m)

层位

岩性

颜色

383.10

孙家沟组

细砂岩

灰白色

436.70

孙家沟组

砂质泥岩

灰绿色

448.70

上石盒子

砂质泥岩

灰绿色

489.00

下石盒子组

细砂岩

灰色

539.40

下石盒子组

细砂岩

灰白色

575.30

下石盒子组

泥岩

深灰色

WLC02井

漏失层井深(m)

层位

岩性

颜色

453.00

刘家沟组

泥岩

紫红色

516.00

刘家沟组

泥岩

紫红色

579.06

刘家沟组

粉砂岩

紫红色

                        

韩3-040井

漏失层井深(米)

层位

岩性

颜色

   262.37

石千峰组

细砂岩

紫红色

   585.26

  下石盒子组

细砂岩

灰色

620.29

  山西组

砂质泥岩

浅灰色

通过对以上5口井的漏失层位对比,可以看出,该区主要漏失层位大部分集中在上部地层的孙家沟组和上、下石盒子组。从岩屑录井的观察和对测井曲线的分析发现,漏失层位岩性以砂岩为主,大部分漏失层位都发生在在岩性变化处。

2 井漏的表现形式及原因分析

韩城煤层气钻井中上部孙家沟组、上(下)石盒子组都存在井漏问题,井漏总体可分为渗透性砂泥岩层和纵向裂隙层漏失两种情况,其表现形式如下。

2.1砂泥岩层段的漏失

研究区上部孙家沟组有210米左右的砂泥岩互层,石千峰组有260左右的砂泥岩互层,上(下)石盒子组有320米左右的砂泥岩互层。上部岩层井漏表现形式为:1钻至层段就有漏失现象发生,属于渗漏,且随钻入地层的增加,漏失速度加快,据资料统计,漏失速度一般在1~15 m3/h。2泥浆只进不出, 属于失返,如果不采取堵漏措施,钻井作业将无法正常进行。

2.2纵向裂隙层的漏失

从对地面露头的踏勘得知,本地区上部地层风化、破碎严重。通过测井曲线分析,认为该区地层多发育纵向裂隙,有泥岩裂隙和砂岩裂隙两种。多口井实钻证实砂泥岩纵向裂隙分布于上部孙家沟组、石千峰组及上、下石河子组,有的山西组、太原组也有裂隙发育。

该区泥岩质较纯,性硬,具有较强的弹性和韧性,使得裂隙不规则、大小不均。如韩3-040井261-265米处的泥岩裂隙在测井曲线上表现出明显的声波时差变化。砂岩以石英为主,因其具有较强的刚性,在地应力作用下易形成垂直、成组的一系列平直涨性裂隙,且宽度相对比泥岩宽,延伸比泥岩长。如WLC06井在860-870米、韩3-040井在580-590米处的砂岩裂隙在测井曲线上表现明显。纵向裂隙性漏失为从大漏到失返。

2.3 井漏原因

砂泥岩井漏的主要原因是砂岩孔隙压力低,裂隙发育,渗透性强,在一定的压差作用下造成的。

纵向裂隙漏失是因为不同组段的裂隙压力远远低于泥浆柱压力而产生产生的。

堵漏方法探讨

3.1 砂泥岩层堵漏

在砂泥岩层中钻进时必须进行防漏和随钻堵漏。漏速的大小与泥浆密度、排量和地层压力有较大关系。通常情况下,密度大,地层的压差就大,泥浆排量和循环压力也随之变化。如果海拔高差200米,施工中采用1.0 g/cm3的泥浆,相对地层压力就增加了2.0 Mpa压力。对该类地层有效的堵漏方法是加随钻堵漏剂、调整泥浆泵排量、调整泥浆的密度。

3.2裂隙堵漏方法的分析

 对裂隙进行堵漏,需要利用架桥的堵漏方法。即首先用大粒径的颗粒卡在裂隙的“喉部”,然后使裂隙变小、再变小,这样逐渐堵塞裂隙通道,然后使泥浆在其上形成泥皮,最后完成堵漏过程。

4 井漏的预防

在韩城煤层气钻井中,虽然大部分井会发生漏失,但如果采取一定得预防措施对一些渗透性、小裂隙还会起到一定的作用,具体措施如下:

1 井漏现象在本区块比较普遍,在施工中一定要做到有备无患。一开和地层变化处要提前在井场备足一定数量的堵漏材料。

2 由于大部分井场开孔第四系黄土层比较薄,下部为不稳定的砾石层和基岩层,漏失现象比较严重。为防止漏失,一开采用空气潜孔锤钻进,这样可以最大限度的避免井漏给施工带来的困难。由于空气潜孔锤钻进不用泥浆,还可以保证一开固井质量。

3 在钻进过程中,如发现地层岩性变化并伴有泥浆消耗时,在泥浆中需加入一定量的锯末,同时将堵漏剂逐渐加入原泥浆中进行循环,这样可以对小裂隙及时处理,避免大漏现象的发生。

4 平时起下钻具一定要平稳,防止抽吸作用产生的激动压力而造成的井漏。

井漏的处理

1 若施工出现表层因固井质量不好造成的井漏,建议在套管以下10米处架桥,重新用水泥固井,并在井口处憋压,使水泥浆尽可能的返到套管外。

2 施工中发生渗漏情况时,一般采用泥浆中加入锯末或单复合材料,适当提高泥浆的粘度,从而降低泥浆的消耗。

3 当井内出现大漏情况时,首先要根据水位判断漏失点和漏失发生地原因。如果水位比较高,可以采用颗粒较大一些的堵漏材料(棉籽壳、黄豆、麻绳等),同时调高泥浆密度;如果水位较低时,可以采用快速堵漏剂或者用石膏来封堵。

4 对漏失特别严重,井口不返水的情况下,如果采用快速堵漏剂成本可能比较高,若用石膏封堵风险较大,通常采用水泥封堵。

5 如果出现小的溶洞,通常先往井里投入颗粒直径在20mm的石料或砖块,然后注入密度在1.80g/cm3的水泥浆。

6 如果井内出现涌水现象,建议一般采用水泥封堵,水泥浆密度一般在1.60g/cm3左右。

6  结语

 对韩城煤层气的井漏问题,不同层位、不同漏失情况采用不同的堵漏工艺。钻遇砂泥岩段发现渗漏应加入锯末,配以纤维素、堵漏剂,堵漏效果明显;裂隙性漏失以锯末及复合材料进行随钻堵漏;无返水漏失采用大颗粒材料加水泥封堵,必要时用水泥固井。 

参考文献:

「1」 肖玉如.陕北石油钻井漏水原因分析及其防漏措施「J」.中国煤炭地质,2008,20(01)

「2」 魏臣.鹤岗煤层气HE-02井堵漏方法浅析「J」.中国煤田地质,2006,8(01).

「3」 秦建强,刘小康.煤层气钻井中煤储层保护措施「J」.中国煤炭地质,2008,20(03).

「4」 张相.煤层气钻井中的几个关键技术问题浅析「J」.中国煤炭地质,2007,19(05).

作者:ylitw 来源:榆林地矿协会
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