井筒压力波动对煤岩伤害的评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤层气勘探开发技术领域，特别涉及一种井筒压力波动对煤岩伤害的 评价方法。
【背景技术】
[0002] 发展有意义的用于评价煤层气地层伤害，以及修复和改造伤害地层的室内试验对 煤层气的高效开发至关重要。Thomas等人曾这样描述：室内试验是先诊断后描述地层伤害 的重要部分。目前国内外常用的评价储层伤害的实验方法基本上可以分为储层敏感性系统 评价实验和模拟动态施工过程中的工程模拟实验两大类。对常规砂岩油气藏，我国已建立 了储层伤害评价方法，以及钻井液滤失率的测定方法行业标准。
[0003] 由于煤层气储层的岩石特征、流体特征和钻采特征与常规油气藏差别很大，表现 出的储层损害类型和程度也各有差异。因此，室内评价实验方法和伤害模拟装置将与常规 油气藏有所不同。煤层气储集岩具有易脆、易压缩的物理性质和复杂有机沉积物的化学性 质，另外其特殊的基质孔隙和割理组成的孔隙结构，使得煤层气储层更易因外部应力变化 和外来流体侵入使其受到损害。井筒压力波动是指在钻井过程中，钻井液压力和钻杆柱的 压力变化以及起下钻时引起的压力激动。井筒压力波动会引起井筒附近煤层的变形，从而 使煤层裂隙发生变形，造成储层渗透率发生变化。对于裂缝性的煤层气储层来说，井筒压力 变化极易导致煤储层裂缝中的压力增大使裂隙的宽度变大，加剧钻井液向裂隙中的侵入， 对储层造成伤害。因此，实验模拟钻井过程中井筒压力波动及钻井液污染过程，测定在井筒 压力波动过程中煤岩裂缝宽度的变化、钻井液的滤失量以及钻井液侵入后煤岩渗透率的改 变，是煤层气储层伤害诊断及钻井工程优化设计的重要环节。
[0004] 目前国内外常用的评价储层伤害的实验方法主要是通过测定在恒定压力下或者 恒定速度下工作液通过岩心前后的渗透率，并进行对比分析得到评价结果，并没有考虑在 钻井过程中井筒压力波动的工程因素。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供了一种井筒压力波动对煤岩伤害的评价方法，考虑了在钻井过 程中井筒压力波动带来的影响，该方法包括按如下方式评价井筒压力波动对裂缝宽度的影 响：
[0006] 将有一贯穿裂缝的煤样抽空饱和模拟煤层水后静置，将煤样装入岩心夹持器，加 围压，保持围压不变；
[0007] 采用恒压法将模拟煤层水注入煤样，设定初始驱替压力，计算在初始驱替压力下 煤样的渗透率，并计算煤样的初始缝宽；
[0008] 在煤样入口端设置计量泵的压力波动幅度和波动频率，测定在整个压力波动过程 中煤样两端的压差，以及在压力波动过程中模拟煤层水通过煤样的流量，测定煤样的渗透 率与缝宽随压力和时间的变化情况。
[0009] 在一个实施例中，所述在初始驱替压力下煤样的渗透率的计算公式为：
[0010] κ.二 QllL AAP
[0011] 其中，K为煤样的渗透率，μm2;
[0012] A为煤样的截面积，cm2;
[0013] ΔP为流体通过煤样前后的压力差，KT1MPa ;
[0014] Q为在Δ P压力差下通过煤样的流体流量，cm3/s ;
[0015] μ为通过煤样的流体粘度，mPa · s ;
[0016] L为煤样的长度，cm。
[0017] 在一个实施例中，所述煤样的初始缝宽的计算公式为： I AK
[0018] W =《一 V 8.33 X IOft D
[0019] 其中，w为煤样的初始缝宽，cm;
[0020] D为煤样直径，cm。
[0021] 在一个实施例中，所述评价方法还包括按如下方式评价井筒压力波动对钻井液滤 失量的影响：
[0022] 将有一贯穿裂缝的煤样抽空饱和模拟煤层水后静置，将煤样放入岩心夹持器中， 加围压，用计量泵在预设压差下将模拟煤层水从煤样入口端注入煤样，在煤样出口端记录 模拟煤层水的流量，当煤样两端压差和模拟煤层水的流量稳定之后，测量煤样两端压差和 通过煤样的模拟煤层水的流量，代入煤样的渗透率计算公式，计算初始渗透率Ko ;
[0023] 在煤样出口端反向模拟钻井井筒压力波动过程，让钻井液在波动的压力下循环污 染煤样端面，测定在井筒压力波动过程中钻井液滤失量随时间的变化情况。
[0024] 在一个实施例中，钻井液污染煤样端面的时间为120分钟。
[0025] 在一个实施例中，测定在井筒压力波动过程中钻井液滤失量随时间的变化情况， 包括：分别测试钻井液在压力波动和压力稳定两种情况下的滤失量。
[0026] 在一个实施例中，所述评价方法还包括按如下方式评价井筒压力波动对钻井液侵 入后的煤样的渗透率的影响：
[0027] 在与测定初始渗透率Ko相同的预设压差下，将模拟煤层水从煤样入口端注入煤 样，并注20倍以上的孔隙体积，记录煤样两端压差及煤样出口端模拟煤层水的流量，待模 拟煤层水的流量达到稳定后测定煤样的渗透率Kos。
[0028] 在本发明实施例中，在评价煤层气地层伤害时考虑到了在钻井过程中井筒压力波 动对储层产生的伤害作用，弥补了钻井过程中井筒压力波动对储层产生伤害评价研宄的空 缺，通过本发明方法也能够为煤层气钻井施工过程中的储层保护措施提出合理的建议。
【附图说明】
[0029] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中：
[0030] 图1为本发明实施例提供的一种测定井筒压力波动对煤样裂缝宽度的影响的方 法流程图；
[0031] 图2为本发明实施例提供的一种测量装置的总体结构示意图；
[0032] 1-气罐、2-ISCO计量泵、3-气体缓冲容器、4-活塞式中间容器（存放模拟煤层 水）、5_活塞式中间容器（存放钻井液）、6_六通阀、7-岩心夹持器、8-缓冲容器、9-量筒、 10-围压泵；
[0033] 图3为本发明实施例提供的一种井筒压力波动对裂缝宽度的影响（压力波动幅度 为3MPa)测量结果示意图；
[0034] 图4为本发明实施例提供的一种井筒压力波动对裂缝宽度的影响（压力波动幅度 为3. 5MPa)测量结果示意图；
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