煤层气参数井小井眼钻井技术
第七章 小井眼钻井技术
第七章小井眼钻井技术塔里木油田由于地质情况复杂，部分井实钻结果与设计相差很大，尤其是探井表现较为突出，同时也存在地层岩性复杂，孔隙压力、坍塌压力、漏失压力预测精度差，复合盐层预测不准等井下复杂情况，增加了钻井工程难度。
为解决以上问题，部分井不得不改变设计，增加套管层序，最后出现4 1/8″小井眼。
也有部分井由于所处地区地质情况复杂，在设计中就是4 1/8″井眼完钻。
塔里木油田碳酸盐岩井段完井大多为5 7/8″或6″井眼。
严格的说5 7/8″或6″井眼为正常完钻井眼。
如轮古、塔中、英买力地区，山前也有个别探井是5 7/8″或6″井眼完钻的。
在碳酸盐岩段5 7/8″或6″井眼出现复杂情况的不多，但个别超深井，如哈6井，在钻进中就遇到不少困难。
山前井完钻为5 7/8″或6″井眼的，施工难度就更大。
1．在5″尾管钻塞注意事项（1）在5″尾管钻塞及钻附件时，下钻中应采用分段开泵循环，循环正常后再继续下钻，尤其钻完尾管挂喇叭口段水泥塞后，下钻中要格外注意，最好先下1~2柱试开泵，根据开泵循环情况决定每次下入多少钻具开泵为好。
（2）在5″尾管钻塞及钻附件时，要注意防卡。
钻附件时，排量要控制在10L/S，泵压也不宜太高，钻压10~20KN为宜，转速以低转速为宜，最好不好超过50RPM，一定要将附件钻碎、钻细，以免给下步生产带来隐患。
在5″尾管内钻塞的钻具组合，一般为复合钻具组合，如3 1/2″钻铤+2 3/8″钻杆+3 1/2″钻杆+5″钻杆。
在钻塞及钻附件时要精心操作，随时注意钻盘扭矩变化，稍有不慎，就有可能将钻具扭断或扭胀扣，造成钻具落井。
如西秋2井就是由于钻塞时造成钻具落井，处理困难，最后事故完井。
（3）在5″尾管内下钻或钻塞时，开泵一定要以小排量顶通，返出正常后再增大排量，开泵不通时，严禁以猛放回水卸压，应上提钻具，采用节流放压的方法。
放压时要转动钻具，严防因抽汲作用将套管附件碎块或水泥块抽吸至钻头与套管之间造成卡钻，尤其在钻附件时要格外注意。
第12章 小井眼钻井工艺重点讲义资料
第十二章小井眼钻井工艺第一节小井眼定义和用途 (2)一．小井眼定义 (2)二．小井眼的用途和前景 (2)三．小井眼的局限性和难度 (2)第二节小井眼钻井设备 (2)一．套管程序 (3)二．固井 (3)三．钻井液 (4)第三节钻头 (4)一．钻头的种类 (4)二．钻头类型的选择 (4)第四节小井眼钻具 (5)一．钻具的种类 (5)二．小井眼钻具组合 (5)三．小井眼对钻具的要求 (6)第五节小井眼连续取心技术 (6)一．小井眼连续取心的特点 (6)二．小井眼连续取心用的工具 (7)第六节小井眼井控 (7)一．小井眼井控与常规井的差别 (7)二．小井眼的溢流检测 (8)三．小井眼压井方法 (8)四．小井眼井控设备分类 (9)第七节连续油管技术 (9)一．连续油管的材质及其物理机械性质 (9)三．连续油管的地面设备 (10)四．连续油管的使用寿命 (12)五．连续油管在小井眼钻井中的应用范围 (12)六．连续油管钻井的优点和局限性 (13)参考文献 (14)第一节小井眼定义和用途一．小井眼定义到目前为止，还没有一个统一的小井眼定义。
美国阿莫科（Amoco）公司认为，不少于90％以上的井段是用直径小于177.8毫米（7英寸）的钻头钻成的井眼，或70％以上的井段直径小于152.4毫米（6英寸）的井称小井眼。
我们认为只要能满足以下条件之一的就可称为小井眼：1．一口井中90％井段是用直径小于177.8毫米（7英寸）的钻头钻成的井眼。
2．水平井水平段的井径小于200毫米（77／8英寸）的井眼。
3．在老井眼开窗侧钻、加深，井径小于177.8毫米（7英寸）的井眼。
4．井的最后一段井眼直径通常是从95.2～104.8毫米（33／4。
～41／8英寸），从中可获得大量评价井的资料，可在该井眼内进行完井作业的井。
二．小井眼的用途和前景经过石油工业几十年的共同努力，小井眼技术日臻完善，可在很多领域发挥效益。
1．钻早期勘探井和评价井：在浅海区域采用简易平台钻小井眼探井或评价井，进行早期地质勘探和评价，可以减少资金的投入。
小井眼钻井井控技术
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１１ 排 替 量及 计 算 ．． ３
排替 量是 井 内管柱 排替 井 内流体 的体 积 。
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Ｖ排 Ｔ （ 柱 Ｄ 柱 ）Ｈ 柱 １ －４ ＝ｒ Ｄ 外 — 内 ｘ ｘ ０ ／ Ｘ ６ （） ３
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井眼 。小 井 眼可降 低钻井 成 本 ， 有利 于环保 ． 并 目前 小井 眼成 为 一项 热 门钻 井技 术 ， 随之 而 来 的 是如 何 控 制小井 眼钻 井过 程 中井控 的 问题 。
式 中 排 排替量 ｉ 一 ｎ； Ｄ柱 一钻 柱 （ 或管 柱 ） 内直径 ｉｎ。 ｎ （ ） 柱水 眼堵 塞时 ２管
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煤层气参数井钻探技术的分析
- 102 -工 程 技 术实践检测，此种方式能够有效提升供电的稳定性，进而避免事故的进一步蔓延。
３．７ 合理调整１０ ｋＶ供电电网的运行方式和结构科学地调控变压器的运行模式，逐渐使用DYn11的连接组，由于在系统中引入了新型用电设备，这使电网内产生高次谐波，运用节能环保变压器，降低供电上的损耗。
在进行线路载流量设计时，要保留充足的余量，使用电增长时能够有效应对。
当原有的线路不能满足现有的负荷需求时，就需要加设并行线路。
线路运行电流也有一定的要求，其值应该保持在设计电流2/3左右，短路电流的值应该在16 kA 以内，上限值则不能超过20 kA。
新型设备的使用需要满足稳定性好、体型较小和护养方便等特点。
在实现电缆化的过程中，需要革新中性点运行模式。
以往的中性点都是直接接地的，现在需要经过电阻再接地，还有一种就是通过消弧线圈接地。
之所以如此，就是原有的接地方式已然满足不了继电保护装置的运行要求了。
３．８ 配电网自动化系统的应用随着计算机和自动化技术的迅猛发展，电力系统自动化正在迎来一场革命。
在技术革新的推动下，变电站综合自动化系统内部加装了许多数字智能装置。
然后借助低周减载、故障录波、备自投等实现对变电站的自动调控。
然后远程设备会将相关参数传递给调度中心，后者将直接承担起对变电站的管控责任。
这种模式不仅提升了系统运行的稳定性，也带来了生产效率上的提升，进而减小了变电站的成本投入，同时还有助于电网科技水平的提高与管理能力的提升。
配网自动化系统（DA）是一个综合性系统，其是以计算机技术和自动化技术为基础，结合用户对用电的实际需求发展而来的。
其以各种智能装置的逻辑配合为基础，实现故障线段和系统的科学分割，将故障影响区域缩减到最小，将停电的时间降到最低，继而提升供电的可靠性。
与此同时，还可以借助后台配电管理系统（DMS）实现综合性配电调控。
当前社会的不断进步，带来了电能质量要求的不断提高，在这种情况下，要想有一个优良的供电质量，就只能借助合理的在线监测，同时辅以运行模式的调控、适时投退电容器等措施来实现。
1-小井眼钻井技术(上)
③金刚石钻头。60年代以后，许多 钻井承包商发现使用PDC聚晶金刚石钻 头配合液力加压器和井下马达，钻头 寿命是同尺寸牙轮钻头的4.6倍。于是 金刚石钻头以其使用时间长、进尺多、 机械钻速高、不易出井下事故，逐步 被人们采纳。
尤其在小于φ152.4mm的井眼全面钻进 中，牙轮钻头已逐渐被金刚石钻头所取 代。以DBS公司、克里斯坦森公司等为代 表的公司，专门研制了抗偏转的小尺寸 PDC钻头、热稳定聚晶金刚石钻头(TSP钻 头)和天然金刚石钻头。 这三种钻头能适应高转速，可用于连 续取心和与螺杆钻具配合使用，能减轻 钻头在钻迸过程中产生的强烈振动，提 高钻井效率。
1994年4月法国在巴黎盆地还使用了foraslim 小井眼钻机，其主要技术参数见表5。
③瑞典石油勘探公司(Microdrill公司)于70年代末 到80年代初，在Gotland岛使用装有小型防喷器的 Diamc一700小井眼液压钻机钻了207口井径2～3英 寸、井深217-2666m的小井眼井，比常规钻井节省 费用75%，主要技术参数如表6所示。
通过对调研资料的统计，小井眼技术有以 下几个研究和发展方向: 小井眼钻头与马达的研制; 小井眼完井与井控技术; 小井眼钻机研制。 根据大港油田的实际情况，大港油田小 井眼钻井技术的发展方向有: 老井加深小井眼钻井技术; 老井侧钻小井眼或小井眼水平井钻井技术; 钻探边井小井眼钻井技术。
(二)主要技术发展应用情况 1.国外主要技术发展应用情况 为了解决小井眼给钻井带来的诸如 钻头性能差、机械钻速低、钻井液体 系不当导致当量循环密度高和立管压 力高及井涌不能及时发现等问题，着 重研究了一系列关键技术。
一、 小井眼钻井技术
（一）90年代以来，国内外小井眼钻井技
术的发展方向和趋势 近10年，随着油气生产费用的提高，以 及石油工程领域不断向边远地区扩展和钻 井工艺技术水平的提高，钻小井眼井开采 油气的优越性更加明显，使得小井眼钻井 技术成了继水平井钻井技术之后的又一研 究热点。截至目前，世界上已钻成小井眼 井上万口，最大垂直井深超过6000m。
浅析小井眼钻井技术
浅析小井眼钻井技术作者：赵恒来源：《科学与财富》2018年第09期摘要：本文结合小井眼钻井技术的基本含义、适用环境和作业特点等基本情况的分析，着重结合具体的应用油井，对合理配套二开设备、优化井身结构、优选钻头和钻具、选择合理的钻井模式、合理配套钻井液等小井眼钻井的具体技术应用措施进行了探究。
关键词：小井眼钻井；适用环境；作业特点小井眼钻井技术具有钻井成本较低、开发效益较好的特点，在当前石油企业降本增效的背景下，应用小井眼钻井技术具有较强的应用优势。
因此，通过对小井眼钻井技术的基本情况分析，以及对主要应用技术措施的研究，有利于提升对小井眼钻井技术的认识，更好地应用小井眼钻井技术进行油气资源开发。
1 小井眼钻井技术基本情况小井眼钻井技术就是利用尺寸较小的钻头进行井径较小的油井钻进，并配套随钻监测、井涌早期预警等措施，对规模较小的区块进行钻井开发的应用技术。
在开发时间较长的油田中，小井眼钻井技术是低成本开发的首要选择。
小井眼与常规钻井技术的应用优势如表1所示。
小井眼钻井技术应用首先必须合理设计井身轨迹，特别是需要在老油井套管进行开窗侧钻的油井和水平井而言，需要提前设计和预测钻进的轨迹和形状，统筹开窗部位、造斜率、井段长度、井眼规格等参数进行设计。
其次是要进行开窗试钻并辅助进行修窗处理，提前检查钻井仪器，确保螺旋和有线仪器一次性下入井底，在开窗套管初铣中，要尽量采用低压和低转速进行钻进，并借助强力磁铁等进行铁屑吸附，通过多次测试确保窗口无异常，修窗合格后进行试钻，在钻进顺利的情况下再进行钻进。
要注重确保钻井液润滑性能达标，满足小井眼钻井造斜率高、井斜角大的问题，同时钻井液必须具备较高的粘度，实现良好的润滑和携砂。
相比常规钻井技术，小井眼钻井技术应用中需要着重克服以下因素：空间因素，小井眼钻井井筒空间有限，加大了环空压力，增加了井漏概率；泵压因素，钻井泵压相对较高，长期持续性运转对钻井设备提出了更高要求；循环排量问题，受井筒排量限制，钻井中泥沙循环返排和排沙工作较为困难；随钻监测要求高，需要加强预测和绘制井眼轨迹，通过实时监测、反复测量，确保控制钻进误差；钻井液因素，对粘度等指标要求较高，且要防止井下落物引发复杂事故。
岩气参数井小井眼钻井技术——以常页1井为例
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煤层气参数井小井眼钻井技术
中国煤层气 Ｃ ＡＣ Ｌ Ｅ Ｔ Ｎ Ｈ ０Ａ Ｂ Ｄ ＭＥ ＨＡ Ｅ
Ｖ０ ． ｏ ３ １５ Ｎ ．
Ｊｌ．Ｏ ８ ｕｙ ２Ｏ
煤 层 气 参 数 井 小 井 眼 钻 井 技 术 ＊
莫 日和 覃成锦 高德利
（ ．中联煤层气有限责任公司 ，北京 １ １０ １ ；２ ００ １ ．中国石油 大学石油工程教育部重点实验室 ，
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规 油气钻 井技 术 的一半 。综 上所诉 ，煤 层 气 井小井 眼钻 井技 术是 切 实可行 。
关键 词 ：小 井眼
煤层气
钻井
参数 井
Ｓ ｉ Ｈｏｅ Ｄｒｌ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆｒＰ ｒｍｅｅ ｅｌｏ ａｂ ｄ Ｍｅｈ ｎ ｌｍ ｌ ｉ ｉ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ａ ａ ｔｒＷ ｌ ｆＣｏ ｌｅ ｔ ａ ｅ ｌ
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煤 层气 就是煤 层 中 的甲烷气 ，主要 以吸 附状 态 存 在于 煤层 中 ，其 产 生机理 是 降压 、解析 、扩 散 和 渗透等 过 程 。 煤 层 气 井 垂 深 一 般 为 ３０～１０ｍ， ０ ５０
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煤层气参数井小井眼钻井技术3莫日和1 覃成锦2 高德利2(1.中联煤层气有限责任公司,北京 100011; 2.中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京昌平区 102249)摘 要:为了降低煤层气钻井成本,中联煤层气有限责任公司试用了小井眼钻井技术钻参数井。
本文介绍此技术的关键组成部分,其中包括:钻井地面设备的配置,各开钻具组合的构成,钻进参数的选择,钻井液体系的选择,钻井液体系的性能维护,钻井液固相控制的措施,防斜、取芯和测井的技术。
此技术在贵州保田青山项目6口井的施工中得到成功的应用,其所需费用不及常规油气钻井技术的一半。
综上所诉,煤层气井小井眼钻井技术是切实可行。
关键词:小井眼 煤层气 钻井 参数井Slim H ole Drilling T echnology for Parameter Well of C oalbed MethaneM o Rihe 1,T an Chengjin 2,G ao Deli 2(1.China United C oalbed Methane C orporation ,Ltd.Beijing 100011;2.C MOE K ey Labof Petroleum Engineering in China University of Petroleum ,Beijing 102249)Abstract :In order to reduce the cost in drilling ,China United C oalbed Methane C orporation adopts slim hole drilling technology to drill parameter wells.In this paper ,key parts of this technology are introduced ,which includes selections of surface equipment ,drill string ,drilling parameter and drilling fluid ,maintenance of drilling fluid ,control measures of s olid content ,deviation prevention ,coring technology ,and logging technol 2ogy.These techniques are success fully applied in the Qingshan project in Baotian ,G uizhuo Province ,which only cost less than half of what may cost in conventional oil and gas well drilling.According to the above dis 2cussion ,a conclusion can be reached that slim hole drilling is feasible for the drilling of parameter well.K eyw ords :Slim hole ;coalbed methane ;drilling ;parameter well 煤层气就是煤层中的甲烷气,主要以吸附状态存在于煤层中,其产生机理是降压、解析、扩散和渗透等过程。
煤层气井垂深一般为300～1500m ,单井产量偏低,为1000～10000m 3/d (通常为3000～5000m 3/d ),而且作为储层的煤层与常规石油天然气储层相比具有特殊的物理力学性质。
目前,国内煤层气田勘探环境的特征是:勘探区地处丘陵或山地,交通不便,山高坡陡,便道路远湿滑,简易公路坡陡弯急,煤田地质条件比较复杂,煤储层机械强度低,易造成井下情况复杂和井下事故,煤储 3获中国石油集团应用基础研究项目“煤层气钻井技术研究与应用”(06A20202)资助 作者简介 莫日和,男,汉族,1969生,广东高州人,油气井工程专业,硕士,现任中联煤层气有限责任公司工程师,从事钻探工程技术及管理工作。
第5卷第3期 中国煤层气 V ol 15N o 132008年7月 CHI NA C OA LBE D METH ANE July 12008层保护技术难度大,煤层取芯技术难度大,勘探单井产量低。
因此,应用油气钻井技术勘探煤层气所付出的费用是不经济的,要求采用费用较低的小井眼钻井技术。
1 钻井设备评选与常规油气田钻井工程类似,煤层气钻井装备的选择既要安全地实现钻探目的,又要最大限度地降低成本。
通过对比分析,选用了张家口探矿机械厂生产的XY-6B型钻机,其主要配套设备及性能指标如下:(1)钻井深度:1000m(Φ89mm钻杆),1500m (Φ60mm钻杆);(2)井架:1715m四角塔,高度1715m;(3)钻井泵:BW-250/70,功率15kW,1台,最高泵压7MPa,流量250升/分,衡阳探矿机械厂;(4)发电机:道依茨226B型(潍柴),功率110kW;(5)绳索取芯绞车,负荷30kN;(6)S95绳索取芯。
2 小井眼钻井技术211 钻具组合一开:采用钻具组合为:Ф95mm主动钻杆+Ф50mm锁接手+Ф127mm螺丝头+Ф127mm×4000mm开孔管和岩芯管+Ф127mm硬质合金钻头。
二开:采用钻具组合为:Ф95mm主动钻杆+Ф95mm钻杆+S95外管总成+Ф98mm人造金刚石钻头。
212 钻进参数一开:钻压:8～10kN;转数350～460r/min;泵量:115～215L/s;泵压0～015MPa。
二开:非含煤地层:采用高转速、大钻压钻进。
具体数据为:转数460～960r/min,钻压8～10kN;泵量:115～215L/s;泵压2～4MPa。
含煤地层:采用低转速、小钻压钻进。
具体数据为:转数350～460r/min,钻压6～8kN;泵量:0167～115L/s;泵压2～4MPa。
213 钻井液技术措施钻井液是钻井工程的血液,它起着冷却钻头、携带岩粉、保护孔壁、平衡地层压力等作用。
因此保持良好的钻井液性能十分重要。
钻井中采取了以下措施:(1)建立了不渗漏的井液循环系统,用水泥对三个沉淀池、两个泥浆池以及所有的循环槽进行防渗漏处理,有效地防止了地表水进入钻井液地表循环系统,为保持良好的钻井液性能创造了条件。
(2)及时监测,及时调整,确保钻井液性能良好。
发现钻井液性能变差,及时调配钻井液。
(3)及时清除泥浆池、循环槽及沉淀池中的岩屑,严格控制固相含量。
(4)设置水泵站及水管,保证生产用水。
钻井液性能:非煤系井段0～510m,采用优质无固相钻井液,钻井液密度1101～1103g/cm3,粘度18～23s,失水量14～20ml,含砂量0113%～0170%,pH值715～910。
煤系井段510m～井底,采用优质无固相泥浆,密度1101～1103g/cm3,粘度18～23s,失水量16～1815ml,含砂量0125%～0170%,pH值810～910。
在易垮塌煤层井段(如19煤)采用优质低固相泥浆钻进,以确保正常钻进。
钻井液密度1102～1103g/cm3,粘度21～23s,失水量1715～1810ml,含砂量0125%～0150%,pH值815～910。
214 防斜措施为保证井的垂直度不超过设计要求,采取了以下防斜措施:(1)钻机设备安装时严格做到钻机立轴、天车中心、井口中心三点一线,基台平稳,钻机稳固。
(2)开孔钻头采用出刃小的合金钻头以防止合金崩刃掉入孔内。
(3)在钻进过程中采用高转速、低钻压为主的防斜钻井参数。
(4)力求简化钻孔结构,尽可能一到两径到底。
(5)绳索取芯钻杆与井壁间隙小,为满眼钻进,对防斜保直有一定作用。
215 取芯措施采取足够数量的岩煤芯,是建立可靠的地层柱状图,获取真实的煤储存参数和煤层气解吸采样的保证,为采好目的层煤芯,钻井采取了以下措施:(1)严格执行地质人员提前下见煤预告制度,预告中详细说明目的煤层埋深、厚度、结构、顶底板岩性。
同时制定出具体的煤芯采取方案。
62中国煤层气 第3期(2)下达见煤预告书后,严格执行守煤制度和班长负责制度,并做到准取判层。
(3)进入目的煤层顶板2m时,调整好取芯工具。
(4)严格做到内管总成到位后才能扫孔钻进,钻进参数严格按照取煤芯方案执行。
(5)严格执行“见软上钻”而打捞岩芯的原则。
煤层顶板坚硬时,必须捞尽岩芯后方可钻进煤层。
第一回次控制在014～015m,以观察取煤钻具装配是否得当,钻进参数是否合理,以便确定是否采取补救措施。
(6)钻进煤层要切实做好判层工作,准确记录见软、见硬深度;煤芯采取时分工明确,绞车操作,内管上、下及拆装,煤芯丈量,拍照描述,解吸装罐,都是专人负责,各司其职,有条不紊。
(7)取出的煤芯按顺序排列,填好煤层进尺记录,妥善保管。
216 取芯技术及应用效果由于煤层孔隙和割理发育,机械强度低,极易破碎,导致煤层取芯困难,收获率低。
为此,取煤采用的是双管单动钻具,内管为半合管,上部配合S95内管总成,双卡簧座、双爪簧基本上形成双层防脱装置,使之适合煤层小井眼特点。
取煤岩芯直径Ф62mm。
采取率80%以上,煤芯结构清楚,煤样较洁净,煤芯质量较好。
满足了煤层气井取芯要求。
217 测井技术完井井眼为Ф98mm,故采用煤炭系统PS J-1型数字测井仪测井。
该仪器尺寸小,重量轻,易于拆装和搬运,费用低,完成了井斜、方位;微球、井温;井径;中子、密度、自然伽玛;声波;侧向、自然电位测井,资料齐全、合格。
3 实际效果通过在贵州保田青山项目6口小井径井的施工,效果较好,取芯满足要求(达80%以上);井斜达标(小于3°);解吸、试井等其它参数达到取全、取准要求。
同时,小井眼降低了钻井成木,单井成本约120万元(井深800m),而在该区常规煤层气试验井由于巨额的修建道路费用及搬迁费用需240万元以上,小井眼钻井效果是明显的。
4 认识及建议通过贵州保田青山项目6口井的现场试验,得到以下三条认识和建议:(1)XY-6B型钻机易于拆装和搬迁,在交通条件差的地方可用拖拉机或马车搬运,可满足煤层气小井眼的钻井需要。
(2)人造金刚石钻头应用于小井眼可取得较好的钻井效果。
(3)小井眼应用于煤层气钻探可大大降低钻井费用,是一种经济高效的钻探技术。
参 考 文 献[1] 胡辰光1钻探工程技术及标准规范实务全书[M]1合肥:安徽文化音像出版社,20031[2] 韩广德1中国煤炭工业钻探工程学[M]1北京:煤炭工业出版社,20001[3] 唐兴智1煤层气钻井工程作业规程[S]1北京:中联煤层气有限责任公司,20021[4] 叶建平,范志强1中国煤层气勘探开发利用技术进展[M]1北京:地质出版社,200612-81[5] 冯三利,胡爱梅,叶建平1中国煤层气勘探开发技术研究[M]1石油工业出版社,20071(责任编辑 桑逢云)(上接第37页)燃烧的混合气热值低约13%。