澳大利亚煤层气开发工艺技术

澳大利亚十分重视煤层气的开发利用，整个煤层气的勘探开发工作发展迅速，是世界煤层气开发最活跃的地区之一。澳大利亚的煤层气勘探开发以井下定向井开发为主，借助比较发达的天然气管网系统，产量增长较快，使煤层气产业实现大规模商业化。

然而在澳大利亚煤层气工业发展的初期，在钻井和煤层气抽采技术方面很大程度上是模仿美国，借鉴美国技术的成果也有成有失，有很多应用获得了成功，也有很多失败的实例。结果造成了澳大利亚煤层气工业萌芽阶段的诸多挫折。

因此，澳大利亚也开始着手在借鉴美国经验的基础上自主创新，结合自身煤层气资源特点，总结经验，逐渐形成一套适合本国地质背景的煤层气勘探

开发方案，成效显著。本文就目前澳大利亚主要的煤层气开发技术作简单的介绍，以供我国煤层气产业参考和借鉴。

1钻采工艺技术

目前，澳大利亚三种主要的煤层气钻井技术是：水力压裂的垂直井、中等半径钻井（MRD ）和极短半径钻井（TRD ）。不同的钻井技术结合相应的完井方式，在尽量减少风险的基础上，最大程度的降低成本，再采用压裂等措施提高采收率，实现效益的最大化。

1.1钻井类型

不同的沉积环境下，煤层的特点及煤质不同，因此不同沉积环境下形成的煤层所采用的钻井技术不同。下边就介绍一下澳大利亚各煤层气钻井技术的特点及其适用性。

1.1.1垂直井

垂直井已经成为目标煤层增产的常规方法，通常运用水力压裂或成穴方法进行增产（图1）。这些井一般要钻到超过500m 深度的目标层，主要是在

澳大利亚煤层气开发工艺技术

赵兴龙，汤达祯，陶树，陈贞龙，吕玉民，蔡佳丽

（中国地质大学能源学院（北京）油气沉积地质教育部创新团队，北京100083）

摘要：参考当前国内外在煤层气开发方面的相关研究成果，对澳大利亚现今主要的煤层气开发工艺技术，包括钻采工艺技术和煤层气开采技术进行了重点重点调研，以期能够给予我国煤层气产业发展起到启示作用。研究表明：澳大利亚目前最主要的钻井类型是中等半径钻井，普遍运用欠平衡钻井工艺，其煤层气开采技术因地制宜，采用有针对性的工艺方法。对于与我国煤层气地质条件相似的区域，其煤层气开发技术值得我们借鉴。关键词：澳大利亚；煤层气；钻采工艺；开采技术中图分类号：TE371

文献标识码：A

基金项目：国家科技重大专项（2008ZX05034）；国家重点基础研究发

展规划项目（973）（2009CB219600）。

作者简介：赵兴龙（1984—），男，山东邹城人，研究生，从事煤层气地

质与勘探研究。

收稿日期：2010-03-09责任编辑：唐锦秀

CBM Developing Technology in Australia

Zhao Xinglong,Tang Dazhen,Tao Shu,Chen Zhenlong,Lu Yumin and Cai Jiali

(Oil and Gas Sedimentary Geology Innovation Team of Ministry of Education,School of Energy resources,CUGB,Beijing 100083)Abst ract:In order to make further knowing about the actuality of CBM industry in Australia,through researching on correlative domestic and foreign research results,summarizes the prime CBM developing technology of Australia at present,including drilling and producing technology and CBM recovery technology,with the hope to give some enlightenment to our CBM industry.The results show that the main drilling type is medium radius well and under-balanced drilling is commonly used in Australia,and the CBM recovery techniques are some applicable methods in this country.For the areas which geologic conditions of CBM are similar to our nation,the CBM developing technology of Australia is worth to us for reference.Keywords:Australia;CBM;drilling and producing technology;recovery technology

中国煤炭地质

COAL GEOLOGY OF CHINA

Vol．22No．9Sep ．2010

第22卷9期2010年9月

文章编号：1674－1803（2010）05－0026－06

doi ：10.3969/j.issn.1674-1803.2010.09.07

9期该深度能够找到含气量高的目标层。增产措施的设计是要克服低渗的限制作用和即时井身条件的影响。很少有垂直井在采取增产措施之前能够产出规模性气流，并且在较浅的深度总的含气量和垂直井的泄流面积是很小的。因此垂直井方法一般应用在深度超过500m 的高含气区，在这种应用中该技术比MRD 和TRD 有优势。

1.1.2中等半径钻井（MRD ）

在中等半径钻井工程中，利用小的活动的多功能钻机控制成本，这种钻机是标准的采矿工业设备。另外，适于中等半径钻井的“甜点”一般位于500m 以浅的深度[1]。中等半径钻井的规格适于利用装有轻型钻杆的顶部驱动钻机。相对便宜的钻井设备和不用采取增产措施的中等半径的井孔能在较浅的渗透率高的区域获得成功，这种假设在澳大利亚最近的生产经验中得到证实。

在澳大利亚，中等半径钻井主要是打一口曲率半径为250～430m 的井进入目的煤层，并沿煤层继续钻进。澳大利亚中等半径钻井目前最大的曲率设计由标准的采矿工业钻杆和套管柱进行施工。同时在中等半径钻井较长的一侧，运用这些设计曲线允

许钻较长的分支井和更安全的进行套管柱的起下钻。如果需要的话，还可以套取岩心。

中等半径钻井作为一种抽采技术主要的优点是钻孔大大增加了泄流面积，这在垂直井中即使有最大的水力压裂缝也不可能实现。在煤层中1000m 以上的井眼很容易获得，并且单个的垂直/水平井对就可以接受大面积的资源泄流。

理论上的井孔剖面图如图2所示，还有复杂的多层完井。对于一个深度250m 的煤层，中等半径钻井的钻机要从煤层进入点后移400m 。在进入煤层之前大约要钻进420m 。然后井眼和垂直井对接，一般距离水平井与煤层交接点1000m 左右。

对于中等半径钻井方案，与垂直井对接关乎方案的成败。垂直井为气水抽采提供通道。在该种模式中，垂直井要位于水平井附近，在垂直井和水平井接通之后，水平井分叉并且延伸到钻井设备能够容许的最大长度，在煤层中最长可达1500m 。

进一步的工作是要决定最佳的井孔长度和中等半径钻井煤脱气所需的参数。大的、长的井孔花费很大，当要打入较深的煤层时，需要打穿大量没有产气能力的岩石。长钻孔意味着更多的技术风险，潜在的问题包括差压卡钻、钻孔垮塌以及在控制最初解吸过程中遇到的更多困难。

大多数中等半径钻井的目的煤层总垂直深度在

500m 以浅，钻机功率要求钻直径为96mm 的井孔以

期能在现有采矿工业多功能钻机的能力范围内使井孔长度最大化。目前，澳大利亚所有的中等半径钻井长度都小于2000m ，一般情况下小于1500m 。深度小于400m 的煤层分支井的技术限制因素是滑动钻井时存在钻杆在井内螺旋弯曲的点。一旦到达这个点，

图2中等半径钻井结构示意图

Figure 2A schematic diagram of a medium radius well casing

program

图1采用增产措施的垂直井（Logan ，1993）

Figure 1Well stimulation measure used vertical well (Logan,

1993)

赵兴龙，等：澳大利亚煤层气开发工艺技术

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