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深煤储层成膜保护剂BHJ-RF的制备与应用

姜薇 刘怀珠 王桂军 胡彬彬 李玲 曹一 李晓岚

姜薇,刘怀珠,王桂军,等. 深煤储层成膜保护剂BHJ-RF的制备与应用[J]. 钻井液与完井液,2025,42(4):523-530 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.04.012
引用本文: 姜薇,刘怀珠,王桂军,等. 深煤储层成膜保护剂BHJ-RF的制备与应用[J]. 钻井液与完井液,2025,42(4):523-530 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.04.012
JIANG Wei, LIU Huaizhu, WANG Guijun, et al.Development and application of the filming protecting agent bhj-rf for deep coal-bed methane reservoirs[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(4):523-530 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.04.012
Citation: JIANG Wei, LIU Huaizhu, WANG Guijun, et al.Development and application of the filming protecting agent bhj-rf for deep coal-bed methane reservoirs[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(4):523-530 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.04.012

深煤储层成膜保护剂BHJ-RF的制备与应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.04.012
详细信息
    作者简介:

    姜薇,工程师,硕士,1980年生,毕业于天津大学化学工程专业,现从事钻井液技术研究工作。电话 18632502406;E-mail:jd_jiangwei@petrochina.com.cn

  • 中图分类号: TE254.3

Development and Application of the Filming Protecting Agent BHJ-RF for Deep Coal-Bed Methane Reservoirs

  • 摘要: 鄂尔多斯盆地东缘深层煤层气储量丰富,其中神木-佳县区块是鄂尔多斯盆地东缘重要产区,勘探开发潜力巨大。通过对神木-佳县区块深煤储层矿物特征、孔隙结构特征、割理发育特征等多个方面进行详细研究后,发现该区块深部煤岩裂缝发育,煤岩易水化膨胀,钻井过程中存在钻井液液相易侵入储层等危害储层的现象。针对以上问题,研发了适用于深煤储层保护措施的成膜保护剂BHJ-RF,利用红外光谱等手段进行结构表征,并结合中压滤失等实验方法对其进行性能评价。实验结果表明,4%膨润土基浆、2%膨润土基浆在加入一定量成膜保护剂BHJ-RF后滤失量均有明显下降,相比未添加成膜剂时的滤失量降低率分别为25%、35%;30 min累计滤失量为31.5 mL,比基浆滤失量降低40%。此外,在确定基浆的基础上进行实验研究,以成膜保护剂BHJ-RF为核心处理剂形成一套深煤层钻井液体系,并进行综合性能评价,该钻井液具有很好的流变性等,中压滤失量为3.2 mL;同时具有较强的渗透率恢复能力,平均岩心渗透率损害恢复值达到87.13%,满足钻井液的基础性能要求及深煤层钻进需求,为神木-佳县区块深部煤层气的储层保护提供技术支持。

     

  • 图  1  神木-佳县区块岩石不同孔宽对应孔隙体积分布

    图  2  氮气吸脱附等温线及压、退汞曲线

    图  3  深部煤岩镜质体割理裂缝

    图  4  神木-佳县区块煤岩接触角

    注:(a)为神木301井;(b)为神木101井;(c)为佳北1井;(d)为佳24-2C1井。

    图  5  成膜保护剂BHJ-RF的合成路线

    图  6  成膜保护剂BHJ-RF的红外谱图

    图  7  成膜保护剂BHJ-RF的粒度分布曲线

    图  8  不同加量成膜封堵剂对基浆滤失量的影响

    图  9  砂盘封堵过程中累计滤失量

    图  10  成膜保护剂BHJ-RF微观形貌结构

    注:(a)未加外力下;(b)施加外力下。

    图  11  成膜保护剂BHJ-RF处理后岩心表面接触角

    注:(a)基浆+2.5%BHJ-RF;(b)基浆+3%BHJ-RF。

    图  12  基浆膨润土颗粒粒径分布曲线

    图  13  成膜保护剂BHJ-RF作用前(左图)、后(右图)膨润土浆滤饼扫描电镜

    表  1  神木-佳县区块各井全岩矿物及黏土矿物X-射线衍射定量分析 %

    井号 井深/m 石英 方解石 菱铁矿 菱镁矿 黄铁矿 方沸石 重晶石 针铁矿 黏土矿物
    铵-伊利石 高岭石
    神木301 2357.22 16.9 83.1
    2360.89 7.0 93.0
    神木101 2160.70 2.2 8.2 8.0 6.5 75.1
    2261.18 5.9 3.9 4.4 85.8
    佳北1 1942.00 7.7 92.3
    佳24-2C1 2539.98 1.6 3.6 6.0 6.7 9.9 72.2
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    表  2  神木-佳县区块各井岩心孔隙度和渗透率分析

    井号 井深/
    m
    上覆
    压力/
    MPa
    孔隙
    体积/
    cm3
    孔隙度/
    %
    克氏
    渗透率/
    mD
    空气
    渗透率/
    mD
    神木301 2360.89 26.21 1.63 8.44 0.072 0.146
    神木101 2160.70 26.21 0.72 3.93 1.990 2.210
    佳北1 1942.00 22.07 0.29 1.51 0.239 0.323
    佳24-2C1 2539.98 22.07 0.77 4.10 0.030 0.072
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    表  3  钻井液基础性能测试

    实验
    条件
    ρ/
    g·cm−3
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    润滑
    系数
    pH
    老化前 1.23 18.5 14 3.2 5.6 0.257 8.4
    80℃、16 h 1.23 19.0 14 3.6 5.9 0.249 8.4
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    表  4  钻井液对深部煤层的保护性能

    煤岩岩心

    K0/
    mD
    Kd/
    mD
    Kd/K0/
    %
    平均渗透率
    恢复值/%
    神木301 0.2945 0.2635 89.48 87.13
    神木101 0.4588 0.4177 91.04
    佳北1 0.1833 0.1511 82.41
    佳24-2C1 0.8974 0.7684 85.62
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  • [1] 秦勇, 申建. 论深部煤层气基本地质问题[J]. 石油学报,2016,37(1):125-136.

    QIN Yong, SHEN Jian. On the fundamental issues of deep coalbed methane geology[J]. Acta Petrolei Sinica, 2016, 37(1):125-136.
    [2] 徐凤银, 肖芝华, 陈东, 等. 我国煤层气开发技术现状与发展方向[J]. 煤炭科学技术,2019,47(10):205-215.

    XU Fengyin, XIAO Zhihua, CHEN Dong, et al. Current status and development direction of coalbed methane exploration technology in China[J]. Coal Science and Technology, 2019, 47(10):205-215.
    [3] 黄中伟, 李国富, 杨睿月, 等. 我国煤层气开发技术现状与发展趋势[J]. 煤炭学报,2022,47(9):3212-3238.

    HUANG Zhongwei, LI Guofu, YANG Ruiyue, et al. Review and development trends of coalbed methane exploitation technology in China[J]. Journal of China Coal Society, 2022, 47(9):3212-3238.
    [4] 卢国军, 刘彬, 王力, 等. 中国煤层气储层伤害分析及钻井液储层保护研究现状[J]. 煤田地质与勘探,2016,44(2):121-126.

    LU Guojun, LIU Bin, WANG Li, et al. Analysis of CBM reservoir damage and status of research on reservoir protection with drilling fluids in China[J]. Coal Geology & Exploration, 2016, 44(2):121-126.
    [5] 李国永, 姚艳斌, 王辉, 等. 鄂尔多斯盆地神木-佳县区块深部煤层气地质特征及勘探开发潜力[J]. 煤田地质与勘探,2024,52(2):70-80.

    LI Guoyong, YAO Yanbin, WANG Hui, et al. Deep coalbed methane resources in the Shenmu-Jiaxian block, Ordos basin, China: geological characteristics and potential for exploration and exploitation[J]. Coal Geology & Exploration, 2024, 52(2):70-80.
    [6] 聂志宏, 巢海燕, 刘莹, 等. 鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气生产特征及开发对策——以大宁—吉县区块为例[J]. 煤炭学报,2018,43(6):1738-1746.

    NIE Zhihong, CHAO Haiyan, LIU Ying, et al. Development strategy and production characteristics of deep coalbed methane in the east Ordos basin: taking Daning-Jixian block for example[J]. Journal of China Coal Society, 2018, 43(6):1738-1746.
    [7] 张应建. 鄂尔多斯东缘J区块煤层气储层伤害机理及钻井液体系研究[D]. 西安: 西安石油大学, 2021.

    ZHANG Yingjian. Study on reservoir damage mechanisms and drilling fluid systems for coalbed methane in J block, eastern Ordos basin[D]. Xi'an: Xi'an Shiyou University, 2021.
    [8] 胡友林, 代杰. 钻井过程中煤层气储层损害机理研究[J]. 煤矿安全,2014,45(4):5-8,12.

    HU Youlin, DAI Jie. Research on coalbed methane reservoir damage mechanism during drilling[J]. Safety in Coal Mines, 2014, 45(4):5-8,12.
    [9] 李峰. 煤层气储层破坏机理分析及其影响探讨[J]. 当代化工研究,2024(3):120-122.

    LI Feng. Analysis of the mechanism of coalbed methane reservoir damage and its impact exploration[J]. Modern Chemical Research, 2024(3):120-122.
    [10] 邓拓. 煤层气储层水平井钻井过程中储层伤害机理[J]. 石化技术,2024,31(6):263-265.

    DENG Tuo.Mechanism of reservoir damage during horizontal well drilling in coalbed methane reservoirs[J].Petrochemical Industry Technology,2024,31(6):263-265.
    [11] 阎荣辉, 王京光, 何旺, 等. 鄂尔多斯盆地深层煤岩气井储层坍塌及伤害主控因素研究[J]. 钻采工艺,2023,46(6):8-13.

    YAN Ronghui, WANG Jingguang, HE Wang, et al. Study on the main controlling factors of reservoir collapse and damage in deep coal gas wells in Ordos basin[J]. Drilling & Production Technology, 2023, 46(6):8-13.
    [12] 陈晓华, 邱正松, 冯永超, 等. 鄂尔多斯盆地富县区块强抑制强封堵防塌钻井液技术[J]. 钻井液与完井液,2021,38(4):462-468.

    CHEN Xiaohua, QIU Zhengsong, FENG Yongchao, et al. An Anti-Collapse drilling fluid with strong inhibitive and plugging capacity for use in the Fuxian block in Ordos basin[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2021, 38(4):462-468.
    [13] 李斌. 煤层气开采过程中储层损害原因分析及保护措施[J]. 石化技术,2019,26(2):72-74.

    LI Bin. Cause analysis and protection measures of reservoir damage in coalbed methane exploitation[J]. Petrochemical Industry Technology, 2019, 26(2):72-74.
    [14] 白杨, 王路一, 李翔, 等. 煤层气储层保护钻井液技术研究进展[J]. 天然气工业,2024,44(10):182-194.

    BAI Yang, WANG Luyi, LI Xiang, et al. Research progress of drilling fluid technology for CBM reservoir protection[J]. Natural Gas Industry, 2024, 44(10):182-194.
    [15] 姬磊. 临兴地区致密砂岩气藏储层保护钻井液室内研究[D]. 北京: 中国石油大学(北京), 2021.

    JI Lei. Experimental optimization of protective drilling fluids for tight gas reservoirs in Linxing block[D]. Beijing: China University of Petroleum, Beijing, 2021.
    [16] 卓绿燕, 赵诚, 张毅, 等. 唐东探评井成膜封堵储层保护技术[J]. 新疆石油天然气,2023,19(3):26-32.

    ZHUO Luyan, ZHAO Cheng, ZHANG Yi, et al. Film-Forming plugging reservoir protection technology in Tangdong evaluation and appraisal wells[J]. Xinjiang Oil & Gas, 2023, 19(3):26-32.
    [17] 黄万龙, 刘瀚宇, 赵明芳, 等. 煤层气暂堵用超支化聚合物的研制与评价[J]. 钻井液与完井液,2023,40(4):487-494.

    HUANG Wanlong, LIU Hanyu, ZHAO Mingfang, et al. Development and evaluation of a hyperbranched polymer for temporary plugging coalbed methane[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2023, 40(4):487-494.
    [18] 王立辉. 钻井液侵入对煤岩气-水两相渗流的影响研究[J]. 当代化工,2018,47(10):2118-2121.

    WANG Lihui. Research on the effect of drilling fluid invasion on the gas-water two phase seepage in CBM reservoirs[J]. Contemporary Chemical Industry, 2018, 47(10):2118-2121.
    [19] 李颖. 硅酸锂基钻井液成膜封堵特性及其稳定井壁机理研究[D]. 长春: 吉林大学, 2023.

    LI Ying. Study on film-forming plugging characteristics and wellbore stability mechanism of lithium silicate-based drilling fluid[D]. Changchun: Jilin University, 2023.
    [20] 王力, 孟尚志, 陈万钢, 等. 提高煤层强度的钻井液防塌封堵剂的研制[J]. 钻井液与完井液,2018,35(5):46-49.

    WANG Li, MENG Shangzhi, CHEN Wangang, et al. Development of and study on an anti-sloughing plugging agent used in drilling fluids to strengthen coal beds[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2018, 35(5):46-49.
    [21] 徐蓝波. 沁水盆地煤层气井储层保护双能协同钻井液技术研究[D]. 北京: 中国地质大学, 2021.

    XU Lanbo. Research on dual-energy synergistic drilling fluid technology for coalbed methane reservoir protection in Qinshui Basin[D]. Beijing: China University of Geosciences, 2021.
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-03-15
  • 修回日期:  2025-04-30
  • 刊出日期:  2025-07-31

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