牟家坪储气库漏失机理及防漏堵漏对策研究

【作者】 孙大龙； 李越； 杨杰元； 郭予凡； 佘继平； 杨斌；

【机构】 成都理工大学能源学院；

【摘要】 储气库可用于应急调峰和战略储备,对于国家能源安全至关重要,我国储气库的建设正处于快速发展中。然而,储气库多由枯竭油气层改建而成,钻井过程出现频繁井漏现象,延缓钻井周期,增加钻井成本,造成严重经济损失。本文以牟家坪储气库为研究对象,针对蜀南地区茅口组和嘉陵江组钻井过程出现的井漏问题,分别从漏失特征、漏失通道发育情况、封堵材料封堵性能等方面进行了分析。结果表明,茅口组和嘉陵江组漏失严重,且漏失时伴随气侵、井涌和井喷现象;岩心观察及测井数据均显示大量裂缝和溶洞存在,部分缝宽达3cm;现场封堵材料有效封堵的裂缝宽度小于0.3mm,对于大尺度裂缝的封堵时漏失严重。因此,牟家坪储气库茅口组和嘉陵江组的具体漏失机理为:(1)蜀南地区茅口组和嘉陵江天然裂缝和溶洞较为发育,为钻井液的漏失提供了基础;(2)现场封堵材料对裂缝和孔洞的封堵效果有限,导致在钻井压差作用下,钻井液滤液侵入现象严重。为提高牟家坪储气库茅口组和嘉陵江组防漏堵漏效果,本文基于多颗粒协同封堵思想,从材料粒度、颗粒形状、摩擦系数、封堵能力等方面进行了分析。根据桥堵材料粒径级配与漏失裂缝宽度匹配原则,填充材料粒度特征参数与架桥颗粒形成的孔隙尺寸匹配性,封堵材料形成的封堵带内部颗粒间稳定性,封堵材料形成的封堵带与外部岩石间稳定性,以及不同类型颗粒组合的封堵效果,最终形成了以高弹片为架桥颗粒,改性竹纤维为填充颗粒的复合封堵体系。高弹片的弹性变形作用,提高了封堵层的抗剪切破坏性能;改性竹纤维良好的吸水性和水分散能力,提高了泥饼的强度和致密性;两者协同作用使得其对于1mm、1.5mm、2mm裂缝均具有较好封堵效果,封堵能力均可达到7MPa。该复合封堵体系的提出可为牟家坪储气库防漏堵漏工作提供基础,对于牟家坪储气库建设具有重要意义。更多还原