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准噶尔盆地东部深层煤岩气钻井液防漏技术

刘颖彪 戎克生 杨泽 巩加芹 坎尼扎提 张辉 安锦涛

刘颖彪,戎克生,杨泽,等. 准噶尔盆地东部深层煤岩气钻井液防漏技术[J]. 钻井液与完井液,2025,42(6):764-771 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.008
引用本文: 刘颖彪,戎克生,杨泽,等. 准噶尔盆地东部深层煤岩气钻井液防漏技术[J]. 钻井液与完井液,2025,42(6):764-771 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.008
LIU Yingbiao, RONG Kesheng, YANG Ze, et al.Technologies for lost circulation control in deep coalbed methane drilling in the east of the Junggar basin[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(6):764-771 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.008
Citation: LIU Yingbiao, RONG Kesheng, YANG Ze, et al.Technologies for lost circulation control in deep coalbed methane drilling in the east of the Junggar basin[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(6):764-771 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.008

准噶尔盆地东部深层煤岩气钻井液防漏技术

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.008
基金项目: 中国石油科技专项项目“深地煤岩气成藏理论与效益开发技术研究”(2023ZZ18);国家青年科学基金“深层煤岩气水平井井壁失稳机理研究”(52404015)。
详细信息
    作者简介:

    刘颖彪,高级工程师,1979年生,2013年毕业于长江大学石油与天然气工程专业获硕士学位,现在从事钻井工程方面的研究。E-mail:lybiao@petrochina.com.cn

  • 中图分类号: TE254.3

Technologies for Lost Circulation Control in Deep Coalbed Methane Drilling in the East of the Junggar Basin

  • 摘要: 针对新疆准噶尔盆地东部深层煤岩气钻井中因储层承压能力不足导致的钻井液漏失等问题,根据现场井漏特征,结合矿物组成分析与微观电镜扫描,揭示了裂缝扩展与孔隙连通主导的漏失机理,并提出“封堵剂+降滤失剂+抑制剂”多元协同防漏技术对策。基于“降本增效”原则,优选出钻井液关键处理剂的添加剂用量,并通过正交实验优化复配组合,与基础体系结合形成4种防漏钻井液体系,渗透率恢复率作为核心评价指标,筛选出储层保护最佳的防漏钻井液体系。实验结果表明:该防漏钻井液体系的流变性能稳定,渗透率恢复率可达87.42%,中压和高温高压滤失量分别为4.16 mL 和 9.52 mL,砂床滤失量低于15 mL,封堵效果显著,岩屑膨胀率仅为0.96%,岩屑回收率高达91.6%,抑制性能优良。现场应用结果表明,优化后的防漏钻井液井漏事故明显减少,钻井周期缩短,复杂工况降低,储层保护效果提升,为深层煤岩气的安全、高效钻井提供了重要的技术支撑与应用参考。

     

  • 图  1  新疆准噶尔盆地东部地区煤岩全岩矿物分析

    图  2  煤岩电镜扫描结果

    图  3  煤岩裂缝电镜扫描结果

    图  4  抑制剂复配组合膨胀率测试结果

    图  5  抑制剂复配组合滚动回收测试结果

    图  6  封堵剂复配组合滤失量测试结果

    图  7  降滤失剂复配组合滤失量测试结果

    图  8  防漏钻井液体系封堵滤失量测试结果

    表  1  在基浆中加入不同钻井液抑制剂单剂的优选结果

    抑制剂 浓度/
    %
    膨胀量/
    mm
    回收率/
    %
    抑制
    浓度/
    %
    膨胀量/
    mm
    回收率/
    %
    PMHA-2 0.4 0.21 78.0 铵盐 0.2 0.22 75.0
    0.5 0.18 80.0 0.3 0.21 77.2
    0.6 0.17 81.0 0.4 0.20 77.6
    0.7 0.16 81.2 0.5 0.19 78.2
    KCl 3.0 0.20 75.0 KCl 5 0.18 77.6
    4.0 0.19 77.6 6 0.18 78.2
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    表  2  抑制剂复配组合正交设计表

    配方PMHA-2/
    %
    铵盐/
    %
    KCl/
    %
    配方PMHA-2/
    %
    铵盐/
    %
    KCl/
    %
    1#0006#0.50.40
    2#00.347#0.605
    3#00.458#0.60.30
    4#0.5049#0.60.44
    5#0.50.35
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    表  3  钻井液封堵剂单剂优选结果

    添加剂在不同加量下的滤失量/mL
    1%2%3%4%5%6%
    CaCO320.21918.718.518.4
    KH-n19.616.515.014.814.5
    KR-n21.520.418.316.014.614.3
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    表  4  封堵剂复配组合正交设计表

    配方CaCO3/
    %
    KH-n/
    %
    KR-n/
    %
    配方CaCO3/
    %
    KH-n/
    %
    KR-n/
    %
    1#0006#130
    2#0247#205
    3#0358#220
    4#1049#234
    5#125
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    表  5  钻井液降滤失剂单剂优选结果

    降滤失剂 加量/% FL/mL 降滤失剂 加量/% FL/mL
    SP-8 0.3 13.3 HY-2 0.5 18.0
    0.4 10.6 1.0 15.8
    0.5 9.6 1.5 13.1
    0.6 9.3 2.0 11.8
    0.7 9.1 2.5 11.3
    3.0 10.9
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    表  6  降滤失剂复配组合正交设计表

    配方 SP-8/% HY-2/% 配方 SP-8/% HY-2/%
    1# 0.4 1.5 3# 0.4 2.0
    2# 0.5 2.0 4# 0.5 1.5
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    表  7  防漏钻井液体系主要添加剂

    防漏钻井液 KR-n/% KH-n/% CaCO3/% SP-8/% HY-2/% KCl/% 铵盐/% PMHA-2/%
    1# 5 3 0.4 2.0 5 0.3 0.5
    2# 4 3 2 0.4 2.0 5 0.6
    3# 5 3 0.5 1.5 5 0.6
    4# 4 3 2 0.5 1.5 5 0.3 0.5
     注:基础钻井液:4%膨润土+0.2%Na2CO3+0.3%NaOH+0.2%黄原胶+0.2%ABSN+2%WRF-9+2%液体润滑剂+重晶石。
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    表  8  防漏钻井液渗透率恢复实验结果

    防漏
    钻井液
    K/mD 恢复率/
    %
    平均值/
    %
    浸泡前 浸泡后
    1# 0.02 0.015 78.00 80.25
    0.12 0.099 82.50
    2# 0.11 0.091 82.73 85.36
    0.15 0.132 88.00
    3# 3.29 2.802 85.11 87.42
    6.24 5.604 89.74
    4# 0.12 0.095 79.17 81.50
    0.34 0.285 83.82
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    表  9  钻井液体系流变性能对比测试

    钻井液体系 AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    YP/PV/
    Pa /mPa·s
    φ6 φ3
    现场钻井液 33.0 24 9.0 0.38 12.3 9.5
    3#防漏钻井液 42.5 35 9.5 0.29 21.0 18.0
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    表  10  钻井液的抑制性能评价

    钻井液 滚动回收率/% 岩屑膨胀率/%
    现场钻井液 84.2 1.30
    3#防漏钻井液 91.6 0.96
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-07-02
  • 修回日期:  2025-08-13
  • 网络出版日期:  2025-12-08
  • 刊出日期:  2025-12-08

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