煤岩储层的损害因素分析

(整期优先)网络出版时间:2024-08-28
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煤岩储层的损害因素分析

马朝龙

陕西能源冯家塔矿业运营有限责任公司  陕西省榆林市 719400

摘要:现有研究只是从单一角度阐述了煤岩储层的损害或煤岩储层的保护,缺少全面性和综合性。为了增加对煤岩储层的损害和保护研究的系统性,研究查阅了大量关于煤岩储层的损害和保护相关的文献资料,分析结果表明压裂液的滤失会导致煤岩储层的渗流通道堵塞,孔隙堵塞主要损害煤岩储层的渗透率,在起下钻的过程中,控制好速度可以有效的控制井底压力,把修井工作做好也能增加对煤岩储层的保护。

关键词:煤岩储层;渗透率;储层损害;储层保护

1煤岩储层的基本特征

1.1煤岩储层的孔隙度

孔隙度是指岩石的孔隙体积与岩石的全部体积的比值。煤岩储层的孔隙体积与此煤岩储层的全部体积的比值是煤岩储层的孔隙度。孔隙度通常分为两类,一类是有效孔隙度,另一类是总孔隙度。煤岩储层的孔隙度比一般储层的孔隙度要小,通常小于10%,而且煤岩储层的含水量、煤化程度以及煤岩储层的组成成分与煤岩储层的孔隙度也有一定的关系[1]

1.2煤岩储层的渗透性

有两种方法来测试煤岩储层的渗透性。第一种方法是注入压降法,第二种方法是实际测量法。在煤层气勘探和开发的过程中,煤岩储层的渗透率主要是通过第一种方法测量,实际测量的煤岩储层的渗透率会有一定的误差,因为地应力的变化和钻井污染等一系列因素都会造成这种误差,因此煤岩储层的渗透率不能非常准确地计算[2]。当使用排水降压的方法来开采煤层气,甲烷会被解吸扩散,而且地层流体也会随之移动,这会导致其它因素的改变化。煤岩储层的渗透性、结构、气体以及煤岩储层的气体储存都会对煤岩储层的孔隙面积产生影响。

1.3煤岩储层的表面积

煤岩储层所具有的表面积称为煤岩储层的比表面积。煤岩储层的孔隙度极低,但煤岩储层具有极其发达的裂缝系统,煤岩储层还具有裂缝和割理双重孔隙特征,即煤岩储层的比表面积很大。表面效应通常由三个主要部分组成,即催化能力、吸附能力和表层活性,比表面积是研究和分析煤岩储层的一个重要参数。

1.4煤岩储层的解吸吸附特征

与标准的化石燃料不同,煤岩储层中的气体是以吸附的方式存在于地层中,溶解气的比例较小,自由气体的比例也较小,气体也可以被煤岩储层吸收,煤岩储层的表面有分子,表面分子可以在范德华力的作用下吸收气体分子,一旦煤岩储层的表面颗粒与不断运动的气体分子接触,气体就会被吸收。煤岩储层表面有颗粒,这些颗粒在范德华力的作用下吸收气体,气体可以在表面停留很短的时间,同时释放吸收的热量。

2煤岩储层的损害因素

2.1孔隙堵塞对煤岩储层的损害

煤岩储层中含有粘土矿物,粘土矿物的pH值大多在4到9之间。在酸性条件下,矿物相对稳定,但在碱性条件下,矿物会被溶解。如果pH值大于9,尽管煤岩储层中存在粘土矿物,但粘土矿物会被溶解,甚至很多稳定的矿物质,如石英或长石,也能发生溶解现象,这将对煤岩储层的微观结构产生影响,使煤岩储层的微观结构失去稳定性[3]

2.2碱性溶液对煤岩储层的损害

煤岩储层和碱性溶液相互接触后,碱性溶液对煤岩储层具有强大的润湿性。碱性溶液对煤岩储层的润湿性角度会随着碱性溶液的PH值升高而变小。因此在整个开发作业中,工作液的pH值越大,对煤岩储层的润湿性就越大。

2.3压裂液对煤岩储层的损害

压裂液的滤失是对煤岩储层造成伤害的主要表现,它具有以下特点。渗流流动通道被堵塞,压裂液的滤饼也在煤岩储层壁上形成不同方向的形状,从而导致渗流流动通道被堵塞,造成煤岩储层的渗透率伤害,压裂液遇到煤岩储层薄,渗透率比较高和煤岩储层的孔系度比较低时,压裂液侵入煤岩储层较深,因此潜在的危害远远大于现实的危害。

2.4吸附作用对煤岩储层的损害

煤基质在吸附条件下会变成液体,由于煤基质的吸附而造成膨胀,因此影响了煤岩储层的渗透率,如果打算用水冲煤或用酸冲煤,希望恢复渗透率,但这并不能实现。近年来,一些学者研究了煤层吸附压裂液造成的伤害[4]。根据实验发现,煤岩储层更喜欢吸收带有有机成分的物质,还有一些学者认为,随着温度的升高,众多配方的压裂液对煤岩储层的伤害可能呈下降趋势,由于增稠剂的浓度增加,煤岩储层吸附压裂液的数量也会随之增加。

3.5压力对煤岩储层的损害

煤岩储层的危害有时是由钻井压力的变化引起的,由于煤岩储层具有较大的应力敏感性的特点,煤岩储层在受到影响后有不可逆的趋势,如果煤岩储层周围的压力增加,煤岩储层的渗透率就会下降;如果煤岩储层周围的压力下降,煤岩储层的渗透率通常不能完全恢复,而且煤岩储层的渗透率下降仍然是比较大,因为在整个钻探过程中,压力的变化会随时发生,这会导致煤岩储层的渗透率的下降。

3煤岩储层的保护措施

3.1钻井液对煤岩储层的保护

选择钻井液应从多个方面考虑,钻井液体系和在施工作业过程中使用的处理剂,应该让液体和煤岩储层之间有良好的兼容性;首先选择符合地层特点的高效降失水剂,来有效控制滤失量,同时减少钻井液的侵入深度。煤岩储层的强应力敏感性应该得到足够的重视,以阻止有效应力的变化对煤岩储层的伤害;也应该高度重视煤岩储层的水相圈闭。

3.2压裂增产过程中对煤岩储层的保护

压裂增产技术,在整个压裂施工作业中,为了减少对煤岩储层的伤害,所选用的压裂液应具有以下特点,强大的携砂能力,低残留,高返排率,合理的抗膨胀效果,流变剪切性能更高,破乳率高。最大限度地减少压裂液的漏失,可以减少对裂缝导流能力的伤害,水基压裂液会带来水相圈闭,采用气基压裂液可以解决以上问题,但同时也解决了基质膨胀、高分子处理剂的吸附、残留物沉积等问题。

3.3钻井时对煤岩储层的保护

煤岩储层胶结性差,煤岩储层很容易受到挤压而破碎,而且煤岩储层的强度也极低。在整个施工过程中,如果存在压力波动,煤岩储层就会被破碎,而且煤岩储层内的微裂缝也会加速变大,严重时可能导致井壁坍塌。当压力波动后,井壁的裂缝可能会关闭或打开,这可以更明显地指出煤岩储层的孔隙度,一旦这些裂缝区域关闭,它们将有可能不会被打开。为了防止井壁坍塌,让井壁保持稳定,更有效的保护煤岩储层,在起下钻的过程中,应该严格控制速度,可以有效的控制井底压力波动。

3.4修井过程中对煤岩储层的保护

煤岩储层保护在整个石油开采和开发过程中一直受到重视,有些事物在开采过程中都可能对煤岩储层造成一系列的危害,如果不注意对煤岩储层进行保护,那么其结果将是不乐观的。往往通过保护储层和防止污染来减少对煤岩储层的伤害,对煤岩储层的保护存在于石油工程的许多方面,而且修井工作的质量也与煤岩储层是否受到伤害密切相关。对于修井公司来说,如何在修井作业中更好的减少煤岩储层伤害是修井工作中必须要解决的一个难题。

4结论

煤岩储层的损害因素有:孔隙堵塞对煤岩储层的损害,碱性溶液对煤岩储层的损害,压裂液对煤岩储层的损害,吸附作用对煤岩储层的损害,压力对煤岩储层的损害;研究提出的保护措施有:钻井液对煤岩储层的保护,压裂增产过程中对煤岩储层的保护,钻井时对煤岩储层的保护,修井过程中对煤岩储层的保护等。

参考文献:

[1]康毅力,孙琳娜,房大志,游利军,李相臣,刘江,陆钰.氧化处理缓解煤岩储层煤粉堵塞损害实验[J].天然气工业,2020,40(11):68-75.

[2]郑力会,刘皓,曾浩,吴通,张文昌,王超.流量替代渗透率评价破碎性储层工作流体伤害程度[J].天然气工业,2019,39(12):74-80.

[3]康毅力,孙琳娜,房大志,等.氧化处理缓解煤岩储层煤粉堵塞损害实验[J].天然气工业,2020,40(11):68-75.

[4]史斌.压力衰减法快速评价煤岩储层工作液损害程度的方法[J].中国煤层气,2018,15(01):13-16.
作者简介:马朝龙,男,1988年9月生,陕西渭南人,2013年1月毕业于陕西能源职业技术学院,通风安全专业,大专学历,助理工程师,主要研究煤矿井下通风。