一種鉆井液保護(hù)煤層能力實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法
【專利摘要】一種鉆井液保護(hù)煤層能力實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，包括煤層氣解吸能力恢復(fù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法、滲透率恢復(fù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法和鉆井液保護(hù)煤層能力判定方法，本發(fā)明可有效地評(píng)價(jià)鉆井液對(duì)煤層的保護(hù)能力，確保鉆井液進(jìn)入煤層后可較好的保持儲(chǔ)層原地滲流能力和解吸能力，避免煤層氣損害，提高煤層氣勘探開發(fā)綜合效益。
【專利說(shuō)明】一種鉆井液保護(hù)煤層能力實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鉆井過程中鉆井液煤層保護(hù)能力的一種評(píng)價(jià)方法，適用于評(píng)價(jià)直井、 水平井、多分支水平井和U型井等煤層鉆井液對(duì)煤層的保護(hù)能力。

【背景技術(shù)】
[0002] 煤層氣是一種非常規(guī)資源氣，以游離態(tài)及吸附態(tài)的形式共存，這就對(duì)以往評(píng)價(jià)鉆 井液保護(hù)儲(chǔ)層能力的評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)提出了挑戰(zhàn)。保護(hù)煤層必須對(duì)煤層的滲流能力和煤層 氣解吸能力進(jìn)行保護(hù)，因?yàn)橹挥薪馕芰κ艿奖Ｗo(hù)，后期才會(huì)有源源不斷的煤層氣可供開 采，而以往評(píng)價(jià)鉆井液保護(hù)儲(chǔ)層能力均只考慮其保護(hù)儲(chǔ)層的滲流能力，故傳統(tǒng)方法已經(jīng)不 能有效評(píng)價(jià)鉆井液對(duì)煤層氣的保護(hù)能力，必須進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法的不足，提供一種切實(shí)可行可較好評(píng)價(jià) 鉆井液保護(hù)煤層能力的方法和指標(biāo)，該方法具以下突出優(yōu)點(diǎn)：（1)實(shí)驗(yàn)方法可評(píng)價(jià)鉆井液 保護(hù)煤層的滲流能力和解吸能力；（2)實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、實(shí)用、有效。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種鉆井液保護(hù)煤層能力實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià) 方法，包括煤層氣解吸能力恢復(fù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法、滲透率恢復(fù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法和鉆井液保護(hù)煤 層能力判定方法，其中： 煤層氣解吸能力恢復(fù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法包括如下步驟： a) 煤樣準(zhǔn)備：選取60?80目篩間煤粒，裝入樣品罐中，裝罐時(shí)將罐裝滿壓實(shí)，稱重并 記錄裝入樣品罐煤粒質(zhì)量，在煤樣上加蓋脫脂棉，密封樣品罐； b) 煤樣真空脫氣：開啟恒溫系統(tǒng)，真空泵，設(shè)定恒溫系統(tǒng)溫度為60±1°C，打開 樣品罐閥門，對(duì)煤樣進(jìn)行真空脫氣，直到壓力傳感器監(jiān)測(cè)壓力顯示-0.IMPa達(dá)2小時(shí)， 停止脫氣； c) 煤樣吸附甲烷：脫氣結(jié)束后，調(diào)整恒溫系統(tǒng)溫度為實(shí)驗(yàn)溫度；打開高壓甲烷氣瓶閥 門和注氣罐閥門，使高壓甲烷氣瓶與注氣罐連通，緩沖進(jìn)入樣品罐的氣體壓力，待注氣罐氣 體壓力為樣品罐煤樣理想吸附平衡壓力的1. 〇?1. 4倍，關(guān)閉高壓甲烷氣瓶閥門；打開連接 樣品罐和注氣罐的閥門，由注氣罐對(duì)樣品罐充氣,直至達(dá)到吸附平衡狀態(tài)； d) 煤樣污染前解吸行為測(cè)定： dl)從樣品灌中快速取出樣品并浸清水中0. 5?1分鐘；d2)取出樣品，重新置入樣品灌中，浙清清水，關(guān)閉浙清閥門； d3)準(zhǔn)備好計(jì)時(shí)秒表、真空取樣器和解吸儀，測(cè)定并記錄氣溫和氣壓，分別將真空取樣 器和解吸儀連接好，然后關(guān)閉樣品罐和充氣罐之間的閥門； d4)先打開連接真空取樣器的閥門，使樣品罐內(nèi)的游離甲烷先進(jìn)入真空取樣器，當(dāng)樣品 罐的壓力值為零時(shí)，迅速關(guān)閉連接真空取樣器的閥門，打開連接解吸儀的閥門，開啟啟動(dòng)裝 置；此時(shí)，儀器自動(dòng)讀取并記錄甲燒解吸量Qoi和對(duì)應(yīng)的時(shí)間toi;當(dāng)相鄰記錄時(shí)間所記錄 的甲烷解吸量增量小于2%，關(guān)閉所有儀器； e) 煤樣污染后解吸行為測(cè)定： 重復(fù)步驟a)?c)，從樣品灌中快速取出樣品并浸入降解后的鉆井液中0. 5?1分鐘， 然后按照步驟d2)?d4)，得到污染后甲烷解吸量Qwi及對(duì)應(yīng)的記錄時(shí)間twi; f) 甲烷解吸量比Jxi的測(cè)定：

【權(quán)利要求】
1. 一種鉆井液保護(hù)煤層能力實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括煤層氣解吸能力恢復(fù)實(shí) 驗(yàn)評(píng)價(jià)方法、滲透率恢復(fù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法和鉆井液保護(hù)煤層能力判定方法，其中： 煤層氣解吸能力恢復(fù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法包括如下步驟： a) 煤樣準(zhǔn)備：選取60?80目篩間煤粒，裝入樣品罐中，裝罐時(shí)將罐裝滿壓實(shí)，稱重并 記錄裝入樣品罐煤粒質(zhì)量，在煤樣上加蓋脫脂棉，密封樣品罐； b) 煤樣真空脫氣：開啟恒溫系統(tǒng)，真空泵，設(shè)定恒溫系統(tǒng)溫度為60±1°C，打開 樣品罐閥門，對(duì)煤樣進(jìn)行真空脫氣，直到壓力傳感器監(jiān)測(cè)壓力顯示_〇.IMPa達(dá)2小時(shí)， 停止脫氣； c) 煤樣吸附甲烷：脫氣結(jié)束后，調(diào)整恒溫系統(tǒng)溫度為實(shí)驗(yàn)溫度；打開高壓甲烷氣瓶閥 門和注氣罐閥門，使高壓甲烷氣瓶與注氣罐連通，緩沖進(jìn)入樣品罐的氣體壓力，待注氣罐氣 體壓力為樣品罐煤樣理想吸附平衡壓力的1. 〇?1. 4倍，關(guān)閉高壓甲烷氣瓶閥門；打開連接 樣品罐和注氣罐的閥門，由注氣罐對(duì)樣品罐充氣，直至達(dá)到吸附平衡狀態(tài)； d) 煤樣污染前解吸行為測(cè)定： dl)從樣品灌中快速取出樣品并浸清水中0. 5?1分鐘； d2)取出樣品，重新置入樣品灌中，浙清清水，關(guān)閉浙清閥門； d3)準(zhǔn)備好計(jì)時(shí)秒表、真空取樣器和解吸儀，測(cè)定并記錄氣溫和氣壓，分別將真空取樣 器和解吸儀連接好，然后關(guān)閉樣品罐和充氣罐之間的閥門； d4)先打開連接真空取樣器的閥門，使樣品罐內(nèi)的游離甲烷先進(jìn)入真空取樣器，當(dāng)樣品 罐的壓力值為零時(shí)，迅速關(guān)閉連接真空取樣器的閥門，打開連接解吸儀的閥門，開啟啟動(dòng)裝 置；此時(shí)，儀器自動(dòng)讀取并記錄甲燒解吸量Qoi和對(duì)應(yīng)的時(shí)間toi;當(dāng)相鄰記錄時(shí)間所記錄 的甲烷解吸量增量小于2%，關(guān)閉所有儀器； e) 煤樣污染后解吸行為測(cè)定： 重復(fù)步驟a)?c)，從樣品灌中快速取出樣品并浸入降解后的鉆井液中0. 5?1分鐘， 然后按照步驟d2)?d4)，得到污染后甲烷解吸量Qwi及對(duì)應(yīng)的記錄時(shí)間twi; f) 甲烷解吸量比Jxi的測(cè)定：
式（1)中： Qoi:煤樣污染前甲烷解吸量，單位為ml/g; Qwi:煤樣污染后甲烷解吸量，單位為ml/g; 滲透率恢復(fù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法包括如下步驟： a) 煤樣初始滲透率測(cè)定： 選取具有相對(duì)兩個(gè)端面的煤心柱1塊，兩個(gè)端面分別記作A、B，抽真空8小時(shí)以上，然 后用3%KC1溶液飽和煤心柱；接著采用高溫高壓解堵儀，在圍壓3?5MPa條件下，用3%KC1 溶液，在0. 3?3MPa流壓范圍內(nèi)，分別以多個(gè)壓力點(diǎn)正向使KC1溶液從A端面流入、B端面 流出測(cè)煤樣的滲透率，最大值稱為污染前煤樣初始滲透率Koi，并記錄對(duì)應(yīng)的流壓Poi; b) 煤樣污染后滲透率測(cè)定： bl)鉆井液污染煤樣端面：采用高溫高壓解堵評(píng)價(jià)儀，在圍壓5MPa，流動(dòng)壓力3. 5MPa 下，用鉆井液切向循環(huán)污染上述煤心柱B端面1小時(shí)； b2)降解煤樣端面鉆井液：保持圍壓不變，煤樣于高溫高壓解堵評(píng)價(jià)儀中密閉存放至鉆 井液降解率> 85% ; b3)測(cè)定污染后滲透率：在圍壓3?5MPa條件下，用3%KC1溶液，在0. 3?3MPa流壓 范圍內(nèi)，分別以多個(gè)壓力點(diǎn)正向使KC1溶液從A端面流入、B端面流出測(cè)煤樣的滲透率，最 大值稱為污染后煤樣滲透率Kfi，并記錄對(duì)應(yīng)的流壓Pfi; c)滲透率恢復(fù)值Sti的測(cè)定：
式（2)中： Koi:污染前煤樣初始滲透率，單位為毫達(dá)西； Kfi:污染后煤樣滲透率，單位為毫達(dá)西； 鉆井液保護(hù)煤層能力判定方法： 當(dāng)Jxi彡30%和/或Sti彡30%時(shí)，煤層保護(hù)效果判定為差；當(dāng)30% <Jxi彡50%且Sti> 30%，或30% <Sti彡50%且Jxi> 30%時(shí)，煤層保護(hù)效果判定為較差；當(dāng)50% <Jxi彡70% 且Sti> 50%，或50% <Sti彡70%且Jxi> 50%時(shí)，煤層保護(hù)效果判定為一般；當(dāng)70% <Jxi彡85%且Sti> 70%，或70% <Sti彡85%且Jxi> 70%時(shí)，煤層保護(hù)效果判定為較 好；當(dāng)Jxi> 85%且Sti> 85%時(shí)，煤層保護(hù)效果判定為極好。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井液保護(hù)煤層能力實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，其特征在于，在 滲透率恢復(fù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法中，步驟a)與步驟b3)中的流壓分別采用下述壓力點(diǎn)：0. 3MPa、 0. 5MPa、lMPa、l. 5MPa、2MPa、2. 5MPa、3MPa。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK104483455SQ201510001144
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2015年1月5日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月5日
【發(fā)明者】劉大偉, 劉艷艷, 劉全穩(wěn), 陳國(guó)民, 胡罡, 陳振亞 申請(qǐng)人:廣東石油化工學(xué)院