煤层气固井技术
7固井
向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形
空间注入水泥的施工作业称之为固井。包括下套管和
注水泥。
3
概述
2、工艺介绍 下套管 注水泥 候凝 检测评价
4
概述
3、固井工程的步骤
下套管
套管由接箍和本体组成。
最
套管柱由单根套管+浮箍+引鞋（用来引导套管柱顺利入井，接在套管柱
管柱应由强度不同的几段管柱组成，在不同部位的管柱满足不同主要矛 盾的要求。这种由几段强度不同的管柱组成的套管柱称为复合套管柱。
33
三、套管柱强度设计
技术套管柱设计一般步骤：
1）确定不同外载下安全系数
抗拉安全系数：1.50～2.00，常用1.80； 抗外挤安全系数：1.00～1.50，常用1.125； 抗内压安全系数：1.00～1.75，常用1.10. 2）套管柱设计采用“等安全系数法”，即套管柱各段最小 安全系数必须≥所规定的某一安全系数。
2、动载
特点：瞬时地、单一地作用在套管上。 产生原因：
起下钻时速度变化产生的动载 阻、卡套管时提拉动载
摩擦动载
碰压动载 密度差产生的附加拉力
18
一、套管外载分析与计算 作用在套管上的主要载荷应是：
轴向力：自重、浮力
外挤压力
内压力
19
一、套管外载分析与计算
1.外挤压力 管外钻井液液柱压力:（水泥不返 到井口时，上部有一段套管外为钻
32
三、套管柱强度设计
1、套管柱强度设计方法
如果令： 设计外载 = 外载×设计安全系数 则按安全系数法设计套管柱也就是要求：
套管强度≥设计外载
所设计出的套管柱应该是既满足抗挤要求，又满足抗内压要求和抗拉要 求。从前述的套管柱受力分析中可见，套管柱所受的各种外载沿管柱的
浅谈煤层气固井技术
浅谈煤层气固井技术摘要：我国的煤层气资源十分丰富，但开发利用刚刚起步。
煤层与一般的油气层相比，具有埋藏浅，微孔隙和裂缝发育，煤层的机械强度和孔隙度较低，易坍塌，易污染。
文章根据煤层气井的特点，介绍了一般油气井固井与煤层气固井的区别、煤层气固井的特点及难点，总结了目前煤层气固井存在的主要问题。
关键词：煤层气固井固井质量水泥添加剂一、煤层气固井技术研究1.煤层气井的特点1.1煤层埋藏浅，一般在300~1500m之间，井底温度及压力低，远远小于油气井的井底温度与压力。
煤层孔隙及割理发育且具有双重孔隙结构，其微孔和超微孔的体积约占50％以上(孔隙内表面积高达200~400m2/g煤)，吸水后易产生井壁垮塌、漏失，并造成孔隙堵塞。
1.2煤层孔隙压力梯度一般小于0.01MPa/m,属于低压地层地层压力系数变化规律性差，很难预测，难以平衡压力固井。
1.3煤层微孔隙发育，割理多，非均质性强，机械强度低，力学稳定性差，在外力作用下极易破碎。
该特点在钻井上极易引起煤层的坍塌。
破碎，导致井径扩大率偏大。
1.4煤储层存在渗透性滞后现象。
煤层的渗透性低，孔隙压力低，钻井和固井过程中平衡压力大，煤层极易受到伤害。
2.煤层气固井的特点和难点2.1煤层的空隙压力梯度和破裂压力梯度低，水泥浆密度比钻井液密度（1.03~1.10g/cm3）高得多。
煤层气井封固段一般为600~1200m，水泥浆一般要求返出地面由于封固段长，固井过程中易形成高的过平衡压力，很容易发生漏失。
一方面水泥浆低返，影响固井质量；另一方面水泥浆渗入煤储层，对煤层造成很大伤害。
2.2煤层气井一般采用二开结构，用0215.9mm钻头钻开煤层，下入0139.7mm 生产套管。
固井时替浆量少，除压塞液外，一般井替浆量只有5~11m3，注水泥完毕即有一般体积以上水泥浆进入环空，如此少的替浆量，固井根本无法实现紊流顶替。
受设备及井下条件限制，固井时也根本达不到稳流顶替的排量。
煤层气井固井技术的探讨
性强 ， 机械强度低 ， 力学稳定 性差 ， 在外力作 用 下极 易 破碎 。该特点在钻井上极 易引起煤层 的坍塌 、 破碎 ， 导 致井径扩大 。 （） ５ 煤层 存 在 渗 透 性滞 后 现象 。煤 层 的 渗 透性 低， 孔隙压力低 ， 钻井和固井过程 中极 易受 到伤 害。
煤层气 （ 煤层 甲烷 Ｃ ａ ａＭｅ ａｅ 是 以吸附或储 ｏｌ ｄ ｔ ｎ ） ｈ ｈ 集方式存在于煤层孔隙 中的天然气。通 过排水 降压使 其解析 出来 。它作为一种新能源 ， 不仅热值高 ， 而且没 有环境污染． 有广 阔的应用 前景 。煤储层 是具 有基 具 质孑 隙和裂缝 孔隙特 征 的双孔 隙 系统 ， Ｌ 渗透率 小 于 １ ×１ ～ 远远小于油气储集层砂岩的渗透率 ） ０ ｍ （ 。
出了几个在 以后煤层气井 固井 中应研究解决的问题。 关键词 煤层 气井 特点 固井 中 圈分 类号 Ｔ ７ ２ ． 文 献 标 识 码 Ａ Ｄ １ ６
Ｔｈ ｅ ｏ ｄ Ｐ ｏ ｐ ｃｉ ｇ Ｔｅ ｍ ｆＳ ａ ｄ ｎ ａ ｏ ｏ ｙ Ｂ ｒ ａ ｅ Ｓ ｃ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔ ａ ｏ ｈ ｎ ｏ ｇ Ｃｏ ｌ ｎ Ｇｅ ｌ ｇ ｕ ｅ ｕ
（） ２ 砂子 ： 采用 河砂 作 配料 ， 下井 前要过 筛 ， 颗粒
粗细要均匀 ， 含泥量按重量计算不大于 ３ ％。 （） ３ 石子 ： 采用瓜子石 ， 直径 为 ５—１ｍ ０ ｍ。 （ ） 凝剂 ： 量符 合标 准 ， ４速 质 每批有 出厂 合格 证 ， 过期 失效禁 止使用 ， 配 比为水泥重量 的 ２～ ％ 。 其 ４ （） ５ 喷射混凝 土配 比： 喷射 砂浆 的配 比为 １ ２ 喷 ：； 射砼配 比为 １２２ ： ：。两帮喷浆必须有不小 于 １０ ａ 的 ０ｒ ｌ ｅ
浅谈煤层气井固井存在的问题及技术措施
111浅谈煤层气井固井存在的问题及技术措施温晓桐（山西省地质矿产研究院，山西 太原 030001）摘 要：近年来，我国对煤层气的抽采工作给予很大的政策支持和资金援助，但是我国煤层气的整体开发进度远远低于国家相关政策规划要求，距离世界发达国家之间还有很大一段差距，远远不足于西方发达国家的平均水平。
其中的原因有很多，最主要的就是在对煤层气进行抽采和使用过程中存在着许多技术性难题，这些技术问题直接制约着我国煤层气的开发进程。
本文主要对煤层气井在固井过程中存在的问题进行讨论，并提出一些相应的技术措施。
关键词：煤层气；固井技术；问题研究中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1003-5168(2015)-12-0111-1煤层气产生于煤层形成过程中，其中甲烷的含量占据了煤层气的绝大部分，因此，煤层气是一种可再生的清洁能源。
我国煤层气储存量十分丰富，但是整体的抽采作业还处于起步状态，与西方发达国家相比还有很大一段距离。
其中一方面与国家的政策制度有关，另一方面与煤层气抽采技术有关。
近年来，我国大力鼓励支持发展煤层气开发有非常重要的政策支持。
另外，由于煤层气处于煤层间隙，在煤矿采煤过程中很难对煤矿工作层的气压进行平衡，因此，在对煤层气进行抽采过程中还面临着诸多问题，还有许多技术问题有待解决。
1 煤层气介绍煤层气又被称为“瓦斯”，通常产生于煤炭产生过程中，据相关数据显示，从泥炭发展到无烟煤的整个过程中，每吨煤都会释放产生出高达50~300立方米的煤层气，煤层气中含量最多的组成成分是甲烷，是一种可再生的清洁能源。
据相关统计，我国煤层气的存储量达到36.8万亿立方米，还有许多煤层气资源还正处于勘探状态。
此外，煤层气的抽采对于保护生态环境、提高社会经济效益具有直接的影响力。
随着我国煤炭工业不断进步，加上国家相关政策的支持力度不断增大，整体矿采规模逐渐增大。
但是我国煤层气抽采的整体效率却很低、利用率也特别低，我国煤层气产业需要在抽取和利用的整个阶段的广度和深度方面都有待发展。
煤层气固井技术
(3) 煤层气井套管柱试压要求
套管外径mm ф139.7 ф177.8
试压压力MPa 20 20
30分钟降压MPa ≤0.5 ≤0.5
2煤层气井固井质量检测与评价
(1)井温测井 主要应用于确定套管外水泥浆返高，也作为水泥充填程度的补充解释。 (2)声幅和变密度测井 固井质量情况：利用声幅和变密度测井分井段解释两个界面水泥胶结 程度，特别是目标煤层上下各30m井段固井质量。 (3) 固井质量评价 固井质量评价分为四级： 优良声幅值＜10%，变密度图上地层波显示清晰； 合格声幅值10~20%； 基本合格声幅值20~30%； 不合格声幅值＞30%。
不规则井眼、大井眼目的层固井封固质量
7． 双级注水泥工艺技术
解决不同压力和地层介质目的层封固质量
1煤层气固井技术与工艺
(1) 煤层气固井技术要求
水泥返高计算：
H＝（Fd/10-ρm）×hd/(ρc-ρm)
Fd——煤储层破裂梯度，kPa/m； ρm——固井时井内钻井
液密度，g/cm3；hd——煤层深度，m； ρc——最大水泥浆平均密
声幅值＞30； 地层波弱、难辩认
达不到基本合格
用现场水对设计用的水泥做48h抗内压强度试 验 /Mpa
≥14
套管柱质量、组合、下置深度
符合设计
生产套管用微珠低密度水泥 固井，水泥浆密度 /（g/cm3）
＜1.60,水泥浆的返深达到设计要求。
生产套管环空水泥返高为最上目的煤层以上 200m，正、负值m
10
30
50
注1：固井质量声幅测井，技术套管水泥候凝36h；生产套管水泥候凝48h。
注2：若有部分封固段水泥环胶结质量较差时，而目煤层上下各有30m以上优质水泥环可视为单层封固合格。
煤层气开采方法与技术
煤层气开采方法与技术煤层气是一种天然气，储存在煤层中，主要由甲烷组成。
煤层气开采是一种新兴的能源开发方式，它将煤矿的煤层中的天然气利用起来，既能提供清洁能源，又能实现煤矿资源的综合利用。
下面将详细介绍煤层气开采的方法与技术。
1.井网式开采：井网式开采是目前常用的煤层气开采方法。
它通过设置分层水平钻孔和垂直钻孔，在煤层中建立井网系统，将煤层中的天然气连续、稳定地抽采出来。
井网式开采具有开采效果好、井网布置合理、生产能力大等优点，已被广泛应用于煤层气的开采。
2.水平井开采：水平井开采是一种相对较新的煤层气开采方式。
它通过在煤层中平行钻探水平井，使水平井与煤层气的运移方向一致，提高气体采收效果。
水平井开采具有开采效果好、钻井速度快、减少矿井建设工作量等优点，但是水平井的建设和操作技术相对较为复杂。
1.井眼稳定技术：井眼稳定技术是煤层气开采中的关键技术之一、由于煤层中存在着岩层断裂、软弱层等问题，井眼稳定技术的好坏直接影响到井眼的穿越效果。
目前，井眼稳定技术主要采用套管固井、衬套固井和液氮注入固井等方法来保证井眼的稳定。
2.完井技术：完井技术是煤层气开采中的重要环节。
完井技术主要是指将井上的钻井设备检修、拆除后，用专门的设备和工具对井眼进行封堵和密封，确保气体不泄漏。
完井技术主要包括套管完井技术、封堵技术和沉积纠正技术等。
3.固井技术：固井技术是煤层气开采中的关键技术之一，它是指在井眼周围进行注水泥浆、环氧树脂等材料的注入，形成稳定的井壁和环境。
固井技术可以增强油井的强度和耐久性，防止井眼侧泄和污染。
除了以上的方法和技术，煤层气开采还需要进行地质勘探、工程设计、环境保护等工作，以确保煤层气的有效开采和利用。
总之，煤层气开采是一种新兴的能源开发方式，它具有广阔的应用前景和重要的经济意义。
通过煤层气的开采，不仅可以提供清洁能源，还可以实现煤矿资源的综合利用。
为了有效地开展煤层气开采工作，需要采用适当的方法和技术，确保工程的高效、稳定和可持续发展。
煤层气U型井水平井固井技术研究
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ — １ ８ ０ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． １ ６
文章 编 号 ： １ ６ ７ ４ — １ ８ ０ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ２ － ０ ０ ７ １ — ０ ３
中
国 煤
炭 地
质
Ｃ０ＡＬ ＧＥ０Ｌ０ＧＹ ０Ｆ ＣＨＩ ＮＡ
Ｖ０ Ｉ ＿ ２ ５ Ｎｏ ． ０２ Ｆ ｅ ｂ． ２ ０ｌ ３
煤 层 气 Ｕ型 井水 平 井 固 井技 术 研 究
徐培远 ｌ ｜ ， 杨 樱 花
（ １ ． 河 南 省煤 田地 质 局 ， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ４ ６； ２ ． 河南省能源钻井工程技术研究中心 ， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ５ ３ ）
可逐步推广 。
关键 词 ： 煤 层 气 ； Ｕ型 井 ； 水 平 井 ； 套 管 串 ； 泥 浆体 系 ； 固井 技 术 中图分类号 ： Ｐ ３ ４ ． ５ 文献 标 志码 ： Ａ
Ａ Ｓｔ ｕｄｙ ｏ ｎ Ｕ— － ｓ ｈ ａｐ ｅ ｄ Ｈｏ ｒ ｉ ｚ ｏｎ ｔ ａ ｌ ＣＢＭ Ｗｅ ｌ ｌ Ｃｅ ｍｅ ｎｔ ｉ ｎｇ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ
ｉ ｓ ｑ ｕ ｉ ｔ ｅ ｃ ｏ ｍｍｏ ｎ ， ｐ ａ ｒ ｔ ｏ ｆ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ ｗｉ ｌ ｌ ｐ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｎ ｔ ｏ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｍｅ ｇ ｅ ． Ｂｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｉ ｓ ｔ ｏ ｏ ｌ ｏ ｗ ｉ ｎ ｉ ｎ ｃ ｌ ｉ ｎ ｅ ｄ ｓ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ，ａ ｎ ｄ ｅ ａ ｓ ｙ ｔ ｏ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ，ｔ ｈ ｕ ｓ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｅ ｔ ｔ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ，ｓ ｈ ｕ ｎ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｉ ｒ ｎ ｇ ｓ ｃ ｏ ｎ ｉ ｆ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ｗ— ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ ｐ ｌ ｕ ｓ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｓ ｅ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ａ ｒ ｌ ｙ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ ｗｅ ｌ ｌ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｃ ａ ｎ ｎ ｏ ｔ ｏ ｎ ｌ ｙ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ ｒ ｅ ｔ ｕ ｒ ｎ ｔ ｏ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｓ ｍｏ ｏ ｔ ｈ ｌ ｙ ，ｂ ｕ ｔ ａ ｌ ｓ ｏ ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ ｓ ｃ ｏ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ， ｔ ｈ ｕ ｓ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｗ ｅ ｌ ｌ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ．Ａｓ ｓ ｕ ｃ ｈ ，ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ｈ ａ ｓ ｇ ｏ ｏ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｓ ｉ ｍｉ ｌ ａ ｒ Ｕ－ ｓ ｈ ｐ ｅ ｄ Ｃ ＢＭ ｗ ｅ ｌ ｌ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｐ ｒ ｏ ｍｏ ｔ ｅ ｄ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｌ ｌ ｙ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｃ ＢＭ； Ｕ－ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｄ ｗｅ ｌ ｌ ； ｈ ｏ ｉ ｒ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ； ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｉｎ ｒ ｇ ； ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ
煤层气井固井技术的研究
。
２ 我 国煤 层 气 形 成 的地 质 特征
与常规 油气 藏 相 比 ， 煤储 层 主要有 以下特点 ｌ ： ３ ｊ （） １煤层 气 主要 吸 附于煤层 内表 面 ， 煤层 本身 就是
主要 的储气 层 。
世 界各 主 要 的 产煤 国家 都 积 极 地 开 发 本 国 的 煤
层气工 业 。在这 方 面 ， 已形 成煤 层 气 产 业 的主 要 有 美
等省 （ ） 区 。经 过 十几年 的勘 探 开发 ， 取得 了一定 成果 ，
地 面开发 煤层 技术 已初 步形 成 了～套 适合 我 国煤储层 条件 的工程 工 艺 。但 是 ， 层 气 开发 政 策 扶 持 力 度仍 煤 然有 限 ， 且 投人 低 ， 并 比较分 散 。我 国虽然 具备 有一 定 的技 术基 础 ， 是 实 践 经 验仍 然 比较 少 。需 要 在 煤层 但 气方 面建 立 国家专 项 规 划 ， 一 步 推 动煤 层 气 的 利 用 进
限［ｌ ２。
１ ２ 国 内煤 层气 发展 现状 ．
值高 ， 而且不 污染 环境 ， 有广 阔 的应用 前景 。我 国的 具
煤层 气 资源 十分 丰 富 ， 测 全 国有 ３ 预 ９个 含 煤 盆地 、 ７ ６
个 聚煤 单元 ， ０ 深 浅 的 煤 层 气 资 源 量 约 为 ２ ． ２００ｍ ２５
至 ２ ０亿 ｍ３基 本 形成 产 业 化 规模 。２ ０ ５ ， ０ ３年 ， 国 煤 美 层 气年 产 量 已超 过 ４ ０亿 ｎ ， ０ ４年 产 量 达 ５ ０亿 ５ ｌ ２０ ３ ０
ｍ ３
，
裂 隙 相 当发育 ， 这些 裂 隙相互 交叉 切割 ， 成煤储 层复 形
杂 的割 理裂 隙系 统 ， 煤 储层 易碎 ， 岩性 差 ， 固井 使 成 给
煤层气“U”型井施工技术
二、 “ Ｕ”型井特点及开发煤层气的适应 性 ① “ Ｕ”型井 由水平井与直 井构成 ，兼有单 分支水平井 沟通割理 与直井 “ 点状 ”排采煤层气 的特点。 ②作为新型钻井 ，其 为两 井连 通、地质 导 向、水平钻井 等 多 种 先 进 技 术 的 综合 ，钻 井难 度 大 。
二开直井段钻进要控制好井斜 ，为下部井段 施工创造 良 好 条 件 ，钻 具 组 合 ３ １ １ １ ｍｍ钻 头 ＋① １ ６ ５ ｍｍ 无磁 钻 铤 １ 根
＋ ①１ ７ ７ ． ８ ｍｍ钻 铤 ３ 根＋ １ ２ ７ ｍｍ钻杆 。
３ ． 二 开 造 斜 段 钻 进
管下一个刚性 扶正器 ，力求使套 管串居 中 ，增 强紊流顶 替效
弯螺杆＋①１ ６ ５ ｍｍ无磁 钻铤＋ Ｌ ＷＤ＋①１ ２ ７ ｍｍ加重 钻杆 ２ 根
＋ １ ２ ７ ｍｍ￣ 杆 ＋ １ ２ ７ ｍｍ加 重 钻 杆 ＋ １ ７ ７ ８ ｍｍ￣ ｕ Ｆ 铤。 （ 四） 钻 井液
一
两个井 口可 以任意选择 ，充分依 靠倾 斜地层的坡度 ，
利 用 重 力作 用 实现 排 水 采 气 。
＠ 水平井压裂控制范 围大 ，可 以减 少钻 井数量 ，降低开
采成 本 。
开 井 段 地 层 胶 结 性 差 、 疏 松 、 井 壁 不 稳 定 ，易 坍 塌 掉
⑧ “ Ｕ”型井 的特 点 ，适合含气量 高、硬度高 、割理 发
育 、含 水 量 高 以及 复 杂 高 陡构 造 煤 储 层 的 开 发 。 三、 “ Ｕ” 型 井 钻 井 工 艺 （ 一 ） 掏 穴井 施 工 “ Ｕ” 型 井 是 由 一 口 掏 穴 井 和 一 口 水 平 井 组 成 ， 首 先 进 行 掏 穴 井 施 工 ， 井 身 结 构 为 ２ ４ ４ ５ ｍ ｍ 表 层 套 管 ＋① １ ７ ７ ． ８ ｍｍ生 产 套 管 完 井 ，在 目的 层 位 下 入 玻 璃 钢 套 管 ， 固井 后 在 连 通 目的 层 段 进 行 了扩 孔 ，扩 孔 直 径 ５ ０ ０ ｍｍ ，长 度４ ｍ。
煤层气固井特点及技术
煤层气固井特点及技术我国的煤层气资源十分丰富，开发利用刚刚起步。
煤层与一般的油气层相比，藏浅微孔隙和裂缝发育，煤层的机械强度和孔隙度低，易坍塌、易污染。
文章根据煤层气井的特点，介绍了煤层气井固井的特点及难点，总结了目前煤层气井固井存在的主要问题。
根据煤储层的特点，提出了固井技术对策及外加剂的选择。
标签：煤层；微孔隙；固井煤层气不同于常规油气，它是以吸附态为主吸附于煤层孔隙中。
目前煤层气固井技术需要考虑两个因素：①将储层及相邻的上下岩层封闭，以便建立产区通道；②用优质的水泥和不同作用的外加剂配出性能优良的水泥浆，优质的水泥环保护产层，保障压裂作业，延长每口井的开发寿命。
1 煤层气井固井的特点煤层埋藏浅，顶替效率低。
煤层气井井深浅，固井时替浆量少，注水泥完毕即有一半体积以上的水泥浆进入环空。
受设备及井下条件的限制，固井时根本达不到紊流顶替的排量，且紊流顶替时环空返速高，摩阻大，在低压易漏的井中甚至会压漏地层。
同时煤岩层光滑、不规则的解理面不利于水泥环二界面的胶结，对水泥浆性能要求较高。
煤层压力低，固井时易发生漏失。
煤层气井的封固段长一般为300～1200 m，煤层孔隙压力梯度低，水泥浆密度比钻井液密度高得多（钻井液密度一般在1.03～1.08g/cm3之间）。
煤气层地层压力系数变化规律性差，难以平衡压力固井。
在固井过程中水泥浆密度高或施工不当，都易形成过平衡压力而导致漏失，一方面导致水泥浆低返，影响封固质量；另一方面使水泥浆渗入煤层，污染煤层。
2 煤层气固井技术2.1 固井水泥浆体系满足煤层井固井要求的水泥浆体系，要求适应储层特性，低温快凝、低失水、高早强、浆体稳定性好、稠度适宜，同时对煤层的伤害小。
2.1.1 水泥浆密度煤层岩心强度和煤储层地应力特征决定了水泥浆密度范围和环空液柱压力系统的设计。
按照常规要求，水泥浆密度应大于井眼坍塌压力、小于煤层渗漏压力。
在此基础上，在水泥石抗压强度满足要求的条件下，采用密度尽量低的水泥浆。
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声幅值 /% （固井质量声幅测井）
试压压力/ MPa 套管试压
30min降压情况 /MPa
达不到基本合格
用现场水对设计用的水泥做 48h 抗内压强度试 ≥14 验 /Mpa 套管柱质量、组合、下置深度 符合设计 生产套管用微珠低密度水泥 ＜1.60,水泥浆的返深达到设计要求。 固井，水泥浆密度 /（g/cm3） 生产套管环空水泥返高为最上目的煤层以上 10 30 50 200m，正、负值m 注1：固井质量声幅测井，技术套管水泥候凝36h；生产套管水泥候凝48h。 注2：若有部分封固段水泥环胶结质量较差时，而目煤层上下各有30m以上优质水泥环可视为单层封固合格。 注3：水泥浆密度低于1.30g/cm3时，声幅值可在表值基础上增加10%验收。如30%＜声幅值≤40%为基本合格。 注4：固井质量不合格的井，经中联公司认可的补救措施达到上述标准者，视为补救固井合格。 注5：表层必须用G级以上水泥固井，水泥要返至地面。技术套管水泥返高按设计。
解决煤气层中因气侵导致的固井串槽问题
2． 高强度低密度水泥浆技术
解决低压容易漏失的目的层封固问题
3． 双凝水泥浆技术
解决长封固段低压容易漏失的目的层封固
4． 低温促凝、高早强、微膨胀固井水泥浆技术
高强度水泥环质量， 解决产层水气同存地层封固
5． 无沉降分离，低滤失低密度水泥浆技术
解决大斜度或水平井固井质量问题
1煤层气固井技术与工艺
(2) 煤层气固井施工工艺要求
煤层气井表层套管固井水泥浆返至地面。 煤层气井生产套管固井应采用低密度（≤1.6g/cm3）水 泥浆，试块28天抗压强度大于14MPa。水泥浆上返至最上 一个目的煤储层以上200m。
(3) 煤层气井套管柱试压要求
套管外径mm ф 139.7 ф 177.8 试压压力MPa 20 20 30分钟降压MPa ≤0.5 ≤0.5
固井质量验收评级标准
评 级 指 标 第一界 面 第二界 面 技术套 管 生产套 管 评 优 良 合 格 级 级 别 不 合 格 声幅值＞30； 地层波弱、难辩认 基 本 合 格 20＜声幅值≤30 值≤20 地层较强、较清 晰 ≥12 ≥20 ≤0.5
钻井 固井 地 层
煤层气固井技术难题
什么技术解决？
专 业 技 术 探 讨
1、 目的层破裂压力系数低，水泥浆有可能压裂目的层致使地层漏 失，从而导致储层污染，水泥返高不够，无法保证固井质量。 2、 钻井裸眼段极容易发生垮塌，目的层（煤层段）出现 “大肚子” 或“糖葫芦”井眼。从而导致：1） ：井底的掉块不能用钻井液携 带出来；2） ：固井期间容易憋泵，从而导致井眼报废；3） ： “大 肚子” 段的泥浆在固井顶替过程中不能全部替出井眼， 目的层固 井质量差。 3、 水泥浆遇到气层容易发生气侵问题，封固质量受影响。 4、 大斜度定向井套管不易居中，形成窄流，影响固井质量。 5、 裂缝性地层或长封固裸眼段严重漏失问题。
2煤层气井固井质量检测与评价
(1)井温测井 主要应用于确定套管外水泥浆返高，也作为水泥充填程度的补充解释。 (2)声幅和变密度测井 固井质量情况：利用声幅和变密度测井分井段解释两个界面水泥胶结 程度，特别是目标煤层上下各30m井段固井质量。 (3) 固井质量评价 固井质量评价分为四级： 优良声幅值＜10%，变密度图上地层波显示清晰； 合格声幅值10~20%； 基本合格声幅值20~30%； 不合格声幅值＞30%。
液密度，g/cm3；hd——煤层深度，m； 度,g/cm3； 水泥浆密度计算方法：
ρm——固井时井内钻井
ρc——最大水泥浆平均密
ρ=Fd/10-100Po/h
式中: ρ——最大水泥浆平均密度，g/cm3；
Fd——煤储层破裂梯度，kPa/m； h——煤层气井垂深, m ； Po——固井时水泥浆流动压力和摩阻压降之和，MPa。
6． 高流变性、高强度、低密度水泥浆和低速塞流固井工艺技术
不规则井眼、大井眼目的层固井封固质量
7． 双级注水泥工艺技术
解决不同压力和地层介质目的层封固质量
1煤层气固井技术与工艺
(1) 煤层气固井技术要求
水泥返高计算： H＝（Fd/10-ρm）×hd/(ρc-ρm)
Fd——煤储层破裂梯度，kPa/m；
煤层气固井技术
提纲
1 煤层气固井技术与工艺 2 煤层气井固井质量检测与评价
研究煤层气固井技术，首先要考虑的两个因素：
1、将储层及相邻的上下岩层封闭，以便建立产区通道。
2、用优质的水泥和不同作用的外加剂调配出性能优良的 水泥浆，优质的水泥环保护产层,保障压裂作业,延长每一口 井的开发寿命
地层压力太低，用
北 京 海 德 森 石 油 工 程 技 术 有 限 公 司
Beijing Header Cementing Petroleum Engineering Technology Co . , Ltd.
HDC 固井工艺技术和固井水泥浆技术在煤层气中的应用 问 题 ---------------------------------------------------------------------------------------- 解 决 1． 低温膨胀水泥浆技术 了！