[发明专利]一种钻井液保护煤层能力实验评价方法

说明书

技术领域

   本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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℃，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；