一种钻井液保护煤层能力实验评价方法技术

一种钻井液保护煤层能力实验评价方法，包括煤层气解吸能力恢复实验评价方法、渗透率恢复实验评价方法和钻井液保护煤层能力判定方法，本发明专利技术可有效地评价钻井液对煤层的保护能力，确保钻井液进入煤层后可较好的保持储层原地渗流能力和解吸能力，避免煤层气损害，提高煤层气勘探开发综合效益。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，包括煤层气解吸能力恢复实验评价方法、渗透率恢复实验评价方法和钻井液保护煤层能力判定方法，本专利技术可有效地评价钻井液对煤层的保护能力，确保钻井液进入煤层后可较好的保持储层原地渗流能力和解吸能力，避免煤层气损害，提高煤层气勘探开发综合效益。【专利说明】
本专利技术涉及钻井过程中钻井液煤层保护能力的一种评价方法，适用于评价直井、 水平井、多分支水平井和U型井等煤层钻井液对煤层的保护能力。
技术介绍
煤层气是一种非常规资源气，以游离态及吸附态的形式共存，这就对以往评价钻 井液保护储层能力的评价方法和指标提出了挑战。保护煤层必须对煤层的渗流能力和煤层 气解吸能力进行保护，因为只有解吸能力受到保护，后期才会有源源不断的煤层气可供开 采，而以往评价钻井液保护储层能力均只考虑其保护储层的渗流能力，故传统方法已经不 能有效评价钻井液对煤层气的保护能力，必须进行改进和创新。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有评价方法的不足，提供一种切实可行可较好评价 钻井液保护煤层能力的方法和指标，该方法具以下突出优点：（1)实验方法可评价钻井液 保护煤层的渗流能力和解吸能力；（2)实验方法简单、实用、有效。 本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种钻井液保护煤层能力实验评价 方法，包括煤层气解吸能力恢复实验评价方法、渗透率恢复实验评价方法和钻井液保护煤 层能力判定方法，其中： 煤层气解吸能力恢复实验评价方法包括如下步骤： a) 煤样准备：选取60?80目筛间煤粒，装入样品罐中，装罐时将罐装满压实，称重并 记录装入样品罐煤粒质量，在煤样上加盖脱脂棉，密封样品罐； b) 煤样真空脱气：开启恒温系统，真空泵，设定恒温系统温度为60±1°C，打开 样品罐阀门，对煤样进行真空脱气，直到压力传感器监测压力显示-0.IMPa达2小时， 停止脱气； c) 煤样吸附甲烷：脱气结束后，调整恒温系统温度为实验温度；打开高压甲烷气瓶阀 门和注气罐阀门，使高压甲烷气瓶与注气罐连通，缓冲进入样品罐的气体压力，待注气罐气 体压力为样品罐煤样理想吸附平衡压力的1. 〇?1. 4倍，关闭高压甲烷气瓶阀门；打开连接 样品罐和注气罐的阀门，由注气罐对样品罐充气,直至达到吸附平衡状态； d) 煤样污染前解吸行为测定： dl)从样品灌中快速取出样品并浸清水中0. 5?1分钟；d2)取出样品，重新置入样品灌中，浙清清水，关闭浙清阀门； d3)准备好计时秒表、真空取样器和解吸仪，测定并记录气温和气压，分别将真空取样 器和解吸仪连接好，然后关闭样品罐和充气罐之间的阀门； d4)先打开连接真空取样器的阀门，使样品罐内的游离甲烷先进入真空取样器，当样品 罐的压力值为零时，迅速关闭连接真空取样器的阀门，打开连接解吸仪的阀门，开启启动装 置；此时，仪器自动读取并记录甲烧解吸量Qoi和对应的时间toi;当相邻记录时间所记录 的甲烷解吸量增量小于2%，关闭所有仪器； e) 煤样污染后解吸行为测定： 重复步骤a)?c)，从样品灌中快速取出样品并浸入降解后的钻井液中0. 5?1分钟， 然后按照步骤d2)?d4)，得到污染后甲烷解吸量Qwi及对应的记录时间twi; f) 甲烷解吸量比Jxi的测定： 【权利要求】1. ，其特征在于，包括煤层气解吸能力恢复实 验评价方法、渗透率恢复实验评价方法和钻井液保护煤层能力判定方法，其中： 煤层气解吸能力恢复实验评价方法包括如下步骤： a) 煤样准备：选取60?80目筛间煤粒，装入样品罐中，装罐时将罐装满压实，称重并 记录装入样品罐煤粒质量，在煤样上加盖脱脂棉，密封样品罐； b) 煤样真空脱气：开启恒温系统，真空泵，设定恒温系统温度为60±1°C，打开 样品罐阀门，对煤样进行真空脱气，直到压力传感器监测压力显示_〇.IMPa达2小时， 停止脱气； c) 煤样吸附甲烷：脱气结束后，调整恒温系统温度为实验温度；打开高压甲烷气瓶阀 门和注气罐阀门，使高压甲烷气瓶与注气罐连通，缓冲进入样品罐的气体压力，待注气罐气 体压力为样品罐煤样理想吸附平衡压力的1. 〇?1. 4倍，关闭高压甲烷气瓶阀门；打开连接 样品罐和注气罐的阀门，由注气罐对样品罐充气，直至达到吸附平衡状态； d) 煤样污染前解吸行为测定： dl)从样品灌中快速取出样品并浸清水中0. 5?1分钟； d2)取出样品，重新置入样品灌中，浙清清水，关闭浙清阀门； d3)准备好计时秒表、真空取样器和解吸仪，测定并记录气温和气压，分别将真空取样 器和解吸仪连接好，然后关闭样品罐和充气罐之间的阀门； d4)先打开连接真空取样器的阀门，使样品罐内的游离甲烷先进入真空取样器，当样品 罐的压力值为零时，迅速关闭连接真空取样器的阀门，打开连接解吸仪的阀门，开启启动装 置；此时，仪器自动读取并记录甲烧解吸量Qoi和对应的时间toi;当相邻记录时间所记录 的甲烷解吸量增量小于2%，关闭所有仪器； e) 煤样污染后解吸行为测定： 重复步骤a)?c)，从样品灌中快速取出样品并浸入降解后的钻井液中0. 5?1分钟， 然后按照步骤d2)?d4)，得到污染后甲烷解吸量Qwi及对应的记录时间twi; f) 甲烷解吸量比Jxi的测定：式（1)中： Qoi:煤样污染前甲烷解吸量，单位为ml/g; Qwi:煤样污染后甲烷解吸量，单位为ml/g; 渗透率恢复实验评价方法包括如下步骤： a) 煤样初始渗透率测定： 选取具有相对两个端面的煤心柱1块，两个端面分别记作A、B，抽真空8小时以上，然 后用3%KC1溶液饱和煤心柱；接着采用高温高压解堵仪，在围压3?5MPa条件下，用3%KC1 溶液，在0. 3?3MPa流压范围内，分别以多个压力点正向使KC1溶液从A端面流入、B端面 流出测煤样的渗透率，最大值称为污染前煤样初始渗透率Koi，并记录对应的流压Poi; b) 煤样污染后渗透率测定： bl)钻井液污染煤样端面：采用高温高压解堵评价仪，在围压5MPa，流动压力3. 5MPa 下，用钻井液切向循环污染上述煤心柱B端面1小时； b2)降解煤样端面钻井液：保持围压不变，煤样于高温高压解堵评价仪中密闭存放至钻 井液降解率> 85% ; b3)测定污染后渗透率：在围压3?5MPa条件下，用3%KC1溶液，在0. 3?3MPa流压 范围内，分别以多个压力点正向使KC1溶液从A端面流入、B端面流出测煤样的渗透率，最 大值称为污染后煤样渗透率Kfi，并记录对应的流压Pfi; c)渗透率恢复值Sti的测定：式（2)中： Koi:污染前煤样初始渗透率，单位为毫达西； Kfi:污染后煤样渗透率，单位为毫达西； 钻井液保护煤层能力判定方法： 当Jxi彡30%和/或Sti彡30%时，煤层保护效果判定为差；当30% <Jxi彡50%且Sti> 30%，或30% <Sti彡50%且Jxi> 30%时，煤层保护效果判定为较差；当50% <Jxi彡70% 且Sti> 50%，或50% <Sti彡70%且Jxi> 50%时，煤层保护效果判定为一般；当70% <Jxi彡85%且Sti> 70%，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井液保护煤层能力实验评价方法，其特征在于，包括煤层气解吸能力恢复实验评价方法、渗透率恢复实验评价方法和钻井液保护煤层能力判定方法，其中：煤层气解吸能力恢复实验评价方法包括如下步骤：a）煤样准备：选取60～80目筛间煤粒，装入样品罐中，装罐时将罐装满压实，称重并记录装入样品罐煤粒质量，在煤样上加盖脱脂棉，密封样品罐；b）煤样真空脱气：开启恒温系统，真空泵，设定恒温系统温度为60±1℃，打开样品罐阀门，对煤样进行真空脱气，直到压力传感器监测压力显示‑0.1MPa达2小时，停止脱气；c）煤样吸附甲烷：脱气结束后，调整恒温系统温度为实验温度；打开高压甲烷气瓶阀门和注气罐阀门，使高压甲烷气瓶与注气罐连通，缓冲进入样品罐的气体压力，待注气罐气体压力为样品罐煤样理想吸附平衡压力的1.0～1.4倍，关闭高压甲烷气瓶阀门；打开连接样品罐和注气罐的阀门，由注气罐对样品罐充气，直至达到吸附平衡状态；d）煤样污染前解吸行为测定：d1)从样品灌中快速取出样品并浸清水中0.5～1分钟；d2)取出样品，重新置入样品灌中，沥清清水，关闭沥清阀门；d3) 准备好计时秒表、真空取样器和解吸仪，测定并记录气温和气压，分别将真空取样器和解吸仪连接好，然后关闭样品罐和充气罐之间的阀门；d4)先打开连接真空取样器的阀门，使样品罐内的游离甲烷先进入真空取样器，当样品罐的压力值为零时，迅速关闭连接真空取样器的阀门，打开连接解吸仪的阀门，开启启动装置；此时，仪器自动读取并记录甲烷解吸量Qoi和对应的时间toi；当相邻记录时间所记录的甲烷解吸量增量小于2%，关闭所有仪器；e) 煤样污染后解吸行为测定：重复步骤a）～c），从样品灌中快速取出样品并浸入降解后的钻井液中0.5～1分钟，然后按照步骤d2) ～d4)，得到污染后甲烷解吸量Qwi及对应的记录时间twi；f）甲烷解吸量比Jxi的测定：式（1）中：Qoi：煤样污染前甲烷解吸量，单位为ml/g；Qwi：煤样污染后甲烷解吸量，单位为ml/g；渗透率恢复实验评价方法包括如下步骤：a）煤样初始渗透率测定：选取具有相对两个端面的煤心柱1块，两个端面分别记作A、B，抽真空8小时以上，然后用3%KCl溶液饱和煤心柱；接着采用高温高压解堵仪，在围压3～5MPa条件下，用3%KCl溶液，在0.3～3MPa流压范围内，分别以多个压力点正向使KCl溶液从A端面流入、B端面流出测煤样的渗透率，最大值称为污染前煤样初始渗透率Koi,并记录对应的流压Poi；b）煤样污染后渗透率测定：b1）钻井液污染煤样端面：采用高温高压解堵评价仪，在围压5MPa，流动压力3.5MPa下，用钻井液切向循环污染上述煤心柱B端面1小时；b2）降解煤样端面钻井液：保持围压不变，煤样于高温高压解堵评价仪中密闭存放至钻井液降解率≥85%；b3）测定污染后渗透率：在围压3～5MPa条件下，用3%KCl溶液，在0.3～3MPa流压范围内，分别以多个压力点正向使KCl溶液从A端面流入、B端面流出测煤样的渗透率，最大值称为污染后煤样渗透率Kfi,并记录对应的流压Pfi；c）渗透率恢复值Sti的测定：式（2）中：Koi：污染前煤样初始渗透率，单位为毫达西；Kfi：污染后煤样渗透率，单位为毫达西；钻井液保护煤层能力判定方法：当Jxi≤30%和/或Sti≤30%时，煤层保护效果判定为差；当30%＜Jxi≤50%且Sti＞30%，或30%＜Sti≤50%且Jxi＞30%时，煤层保护效果判定为较差；当50%＜Jxi≤70%且Sti＞50%，或50%＜Sti≤70%且Jxi＞50%时，煤层保护效果判定为一般；当70%＜Jxi≤85%且Sti＞70%，或70%＜Sti≤85%且Jxi＞70%时，煤层保护效果判定为较好；当Jxi＞85%且Sti＞85%时，煤层保护效果判定为极好。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大伟，刘艳艳，刘全稳，陈国民，胡罡，陈振亚，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44