煤层气钻井技术现状与进展_郭洋
煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向
煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向1. 引言1.1 煤层气勘探与开发技术的意义煤层气资源的开发利用可以有效降低对传统石油和天然气资源的依赖，提升能源供应的多样性与稳定性。
尤其是在我国的煤炭资源丰富的背景下，煤层气资源的开发利用可以对我国的能源结构进行调整，减少对进口能源的依赖，提升国家能源安全。
煤层气开发可以实现煤矿瓦斯等危险气体的综合利用，减少温室气体排放，降低环境污染。
通过科学开发利用煤层气资源，可以实现瓦斯的安全抽采和利用，同时减少燃煤对环境、空气质量的影响，有利于改善大气质量，保护生态环境。
在经济层面，煤层气开发可以促进当地经济发展，增加就业机会，提高地方财政收入。
煤层气资源的开发利用不仅可以满足国内天然气需求，还可以带动相关产业链的发展，促进地方产业升级和经济转型。
煤层气勘探与开发技术的意义在于推动能源结构转型，减少对传统能源资源的依赖，减少温室气体排放，促进经济发展和保护环境等方面发挥着重要作用。
随着技术的不断创新和完善，煤层气资源的开发利用前景广阔，值得进一步深入研究和探索。
1.2 国内外煤层气勘探与开发技术现状而在国内，煤层气勘探与开发技术也在不断进步和完善。
近年来，中国政府对煤层气资源的重视程度逐渐提高，相关企业也加大了对煤层气勘探与开发技术的投入。
国内煤层气勘探技术主要包括地震勘探、测井技术、测井压裂技术等，开发技术方面也在逐步优化和创新，实现了一些重大突破。
国内外煤层气勘探与开发技术在技术研究、应用实践等方面都取得了不俗的成绩，为煤层气产业的发展提供了强大的技术支撑。
2. 正文2.1 煤层气勘探技术的发展趋势煤层气勘探技术在近年来取得了长足的发展，未来的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 高效、节能技术的应用：随着科技的不断进步，煤层气勘探技术将更加注重高效、节能的方向发展。
通过引入先进的设备和技术，提高勘探效率，并减少能源消耗，实现可持续发展。
2. 多元化勘探手段的整合：未来，煤层气勘探技术将更加注重多元化勘探手段的整合，包括地球物理方法、地球化学方法、遥感技术等多种手段相结合，提高勘探的准确性和全面性。
煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向
煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向煤层气是一种富含甲烷的天然气，在石炭岩中存在的煤炭中，具有丰富的资源量和潜在的能源价值。
煤层气的勘探与开发技术是提取煤层气资源的关键环节，对于实现煤层气资源的高效利用具有重要意义。
本文将介绍煤层气勘探与开发技术的应用现状及其发展方向。
目前，煤层气勘探与开发技术在国内外得到了广泛应用，取得了显著的成果。
在勘探方面，常用的技术包括地球物理勘探、地质勘探和岩心分析等。
地球物理勘探主要是通过测量地表的地震反射和地面重力异常等来揭示煤层气的存在。
地质勘探则通过分析地质构造和地层特征来确定煤层气的分布、构造和厚度等。
岩心分析则是通过采集煤层中的岩心样品，并进行物性测试和有机质分析等，从而确定煤层气资源的勘探潜力和开发可行性。
在煤层气的开发方面，主要涉及到煤层气井的钻探、完井和压裂等。
钻井是指通过钻孔方式打造煤层气井，在煤层中建立储层的通道。
完井则是通过套管和尾管等设备来固定和封装井眼，保证煤层气在井眼中的安全控制。
压裂则是通过注水和注轻烃等方式，使煤层气从煤中向井眼中逸出，增加气体的产出量和采收率。
在煤层气勘探与开发技术的应用中，存在一些亟待解决的问题和发展方向。
煤层气的勘探和开发过程中面临着地质条件复杂、资源分布不均匀和技术难度较大等问题，需要研发更加精确的勘探技术和开发工艺。
目前煤层气开发中主要采用的是水力压裂技术，对地下水资源的保护和环境影响仍然存在争议，需要改进和创新高效、环保的开发技术。
煤层气的生产和利用技术需要进一步完善，从提高产出量和采收率到净化和利用煤层气，提高其经济效益和能源利用率。
煤层气勘探与开发技术在实践中取得了重要的进展，但仍面临诸多挑战。
通过加强研发和技术创新，进一步提高勘探和开发水平，优化煤层气的产业链，可以实现煤层气资源的高效利用，为能源发展和环境保护做出重要贡献。
煤层气开采装备技术现状及发展趋势(中)
（9）石油、天然气的勘探开发已经形成规模、投入成本大、产出效益 好，所以石油钻机的配置比较豪华、冗余备用功能多。煤层气的开发利用 刚刚开始，起点比较低，要求煤层气钻机经济性好，价格低，初次投入少 ，使用维修成本低。
2.2 煤层气钻机和水源钻机的区别[5]
水源钻机是为勘察水源、钻探水井而设计的，虽然它的钻探深度和煤 层气钻机差不多，但二者之间仍有功能差异[5] 。 （1）水源钻机用钻井液钻井，钻后必须洗井，故配备有钻井液循环系统 ；煤层气钻机用压缩空气钻井，必须配备空压机及其动力系统。 （2）水源钻机不需要取芯作业，煤层气钻机却要从事大量的取芯作业。
（5）水源钻机由于用钻井液钻进，钻遇的是水，所以钻机所配备的电 器元件一般都不防爆，金属材料一般都不需防H2S；煤层气钻机用压缩空气 钻井，钻遇的是瓦斯气，具有爆炸危险性，因此要求电器元件必须防爆， 金属材料必须防H2S。 （6）水源钻机一般为机械驱动，转盘钻进；煤层气钻机有机械驱动、 液压驱动，一般用动力水龙头钻进。
3.国内外煤层气钻机技术分析
3.1 国外煤层气钻机发展状况
国外生产煤层气钻机的企业主要集中在美国和德国，最知名的是 美国的雪姆（SCHRAMM）钻机、阿特拉斯（ATLAS）钻机和德国宝俄 （BOHRTECHNIK）钻机。雪姆的代表产品： （1）T685WS钻机：提升能力340kN， 适合于井深1000m内的空气钻进，配有空 压机、钻井液、注水、注泡沫管线，可实 现钻井液、泡沫、空气等多种钻井方式；
（2）T130XD钻机：提升力590kN，适合于井深2000m内的空气钻进，采用 伸缩桅杆技术，动力头净空行程高达15.24m，直接用液压桅杆升举和下放 钻具，可完成比较复杂的钻井工艺； （3）T200XD钻机：提升能力900kN，满足2800m深度钻进，动力头双档设 计，适合水平井，羽状井等特殊施工需要。
我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展
我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展摘要：煤矿区煤层气开发面临“抽采难度大、抽采效率低、抽采集中程度低”的难题，煤层气抽采长钻孔精准定向施工是制约井下煤层气抽采效果的主要技术及装备因素。
有限采掘空间内小体积大功率钻进装备的提升是破解井下抽采钻孔限制的主要方式。
气动定向钻进技术是解决“碎软煤层成孔率和成孔精度差”的可靠技术，可以避免出现抽采盲区和空白带。
本文对煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展进行分析，以供参考。
关键词：煤矿区；煤层气；地面开发引言煤层气开发生产的国家中最为成功的就是美国，当前共有23个州已经开始勘探与开发煤层气，并且根据当地的分布情况来看，美国煤层气的产量有半数以上集中在圣湖安盆地和粉河盆地，目前美国所用的煤层气大约80%都取自这里。
1大倾角多煤组煤矿区时空协同煤与煤层气协调开发模式改变以往将煤层气作为煤炭开采中的灾害性气体的观念，把它作为资源性气体，在煤炭开采的同时将煤层气安全高效的抽采出来，形成一体化系统，有利于煤与煤层气高效、安全、经济开采，从而提高生产效率与资源利用率。
然而，大倾角煤层群广泛存在。
新疆矿区煤层平均倾角为30°，属于典型的大倾角多煤组煤矿区。
因此，本节基于煤炭开采与煤层气抽采相互关系，提出了适用于大倾角煤层群地质条件下的煤与煤层气耦合协调开发模式，规划区主要是对煤炭开采进行远景规划。
在规划区阶段完成主井、副井、风井等必要的开拓作业的同时，采用地面井进行煤层气抽采作业。
其中，大倾角多重采动卸压下其覆岩破坏具有明显非对称性，而垂直井对此种地质条件具有较好的适应性，故规划区地面井采用直井。
规划区地面井的井底施工至煤层顶板或煤层底板位置处。
在规划区进行地面井煤层气抽采作业，采用地面井进行采前预抽，通过5~10年甚至更长时间的排水降压预抽煤层气，达到有效开采煤层气，同时大幅度降低该区域煤层的煤层气含量，提高井下生产安全的目的。
在准备区阶段，采用地面与井下联合抽采工艺进行煤层气抽采作业。
煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向
煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向煤层气是一种重要的可再生能源资源，具有储量大、分布广、资源丰富等特点，被誉为“煤炭之气”，在能源结构调整和环境保护方面具有重要意义。
随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，煤层气的勘探与开发技术已成为当前能源领域的研究热点之一。
本文将从煤层气勘探与开发技术的应用现状和发展方向两个方面进行深入探讨。
1. 煤层气勘探技术的应用现状煤层气勘探技术是煤层气开发的基础，其发展水平直接影响着煤层气资源的勘探程度和开发效益。
当前，国内外对煤层气勘探技术日趋成熟，主要表现在以下几个方面：（1）地质勘探技术：地质勘探是煤层气勘探的第一步，其主要手段包括地质地球物理勘探、测井技术、地球化学勘探等。
在这方面，煤层气的勘探已逐步实现多层次、多技术手段相结合的综合勘探。
（2）成像技术：近年来，随着地震反演、核磁共振成像等新型技术的应用，煤层气地质模型的表征精度和广度有了明显提高，对煤层气资源的勘探和储量评价有了更加准确的刻画。
（3）新型勘探技术：煤层气开发中，无孔解释技术、核磁共振成像、电磁技术等新技术的应用也在不断拓展，有力地促进了煤层气资源的勘探工作。
（1）水平钻井技术：水平钻井技术是煤层气开发中的重要技术手段。
通过此技术，可以有效提高煤层气的开采效率，降低成本，获得更大的经济效益。
（2）压裂技术：压裂技术是煤层气开发中的关键技术之一，通过对煤层进行水力压裂，可以显著提高煤层气产能和采收率。
（3）提高采收率的技术：在煤层气开发中，提高采收率的技术包括CO2注入、井间压力综合联合管理等，可以有效地提高煤层气的采收率。
（1）多尺度、多参数综合勘探技术：综合勘探技术能够充分挖掘地下资源信息，提高资源勘探效率。
未来，煤层气综合勘探技术将朝着更加多元化、高效化的方向发展。
（2）新型成像技术：新型成像技术是近年来发展较快的技术领域，煤层气勘探也在这一方面进行了不少尝试，未来的发展方向将主要集中在成像精度和技术成本的进一步提高。
煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向
煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向煤层气（Coalbed Methane，CBM）是一种埋藏在煤层中的天然气，具有高含量的甲烷和其他烃类。
煤层气资源储量大、分布广，开发利用煤层气有助于减少对传统天然气的依赖，促进能源结构的优化和可持续发展。
在煤层气勘探方面，主要应用了地质勘探和地球物理勘探技术。
地质勘探主要通过钻探和采样，分析测井数据和煤样性质，了解煤层的拟静态物性、成岩演化历史、气源和成因等信息，为后续的地球物理勘探提供基础数据。
地球物理勘探主要采用地震、电阻率、声波、密度等技术，通过测量和分析不同参数的变化，判断煤层气的分布、储量和产能。
地震勘探是一种重要的方法，它通过测量地震波在地下的传播情况，得到地下储层的结构和性质，从而判断出煤层气的分布和赋存方式。
煤层气开发技术主要包括煤层气钻井、煤层气开放与压裂、煤层气井网布置等。
煤层气钻井是指以煤层气为开采目标，在目标煤层中进行钻探和完井操作的技术过程。
煤层气开放与压裂是指通过改造煤层气井，增加煤层与井筒之间的连通性，提高煤层气的产能。
煤层气井网布置是指根据煤层气储集体的特征和开发需要，合理布置煤层气井的空间位置和井距。
目前，煤层气勘探与开发技术在我国取得了较大的进展。
根据国家能源局的数据，我国煤层气资源丰富，储量大约为103万亿立方米，排名世界第三。
目前，我国已建立了一套较为成熟的煤层气勘探与开发技术体系，实现了规模化生产。
煤层气勘探与开发技术还存在一些问题和挑战。
煤层气资源分布不均匀，有些地区的勘探难度较大。
煤层气开发技术需要投入大量的资金和人力，成本较高。
煤层气开发过程中产生的水利问题比较突出，需要解决相关的环境问题。
未来，煤层气勘探与开发技术的发展方向可以从以下几个方面展望。
技术应用将更加智能化，例如利用人工智能和大数据分析技术，提高勘探效率和准确性。
煤层气开发将更加注重环境保护和可持续发展，采取合理的水利处理和废弃物管理措施。
煤层气开发将与其他能源领域相结合，形成多元化的能源供应体系，促进能源结构的优化和电气化进程。
我国煤层气产业技术现状与发展方向
我国煤层气产业技术现状与发展方向煤层气作为一种重要的能源，在我国能源结构中的地位日益凸显。
近年来，随着国家对清洁能源的大力推广和应用，煤层气产业得到了快速发展。
然而，与发达国家相比，我国煤层气产业在技术方面还存在一定的差距。
本文将从我国煤层气产业技术现状和发展方向两个方面进行探讨。
一、我国煤层气产业技术现状目前，我国煤层气产业在技术方面已经取得了一定的进展。
在勘探方面，通过引进国外先进技术和设备，我国已经初步形成了适合我国煤层气地质特点的勘探技术体系。
在开采方面，我国已经成功研发了多种煤层气开采技术，如水平井、定向井、多分支井等，有效提高了煤层气的开采效率。
然而，与发达国家相比，我国煤层气产业在技术方面还存在以下问题：一是技术研发水平不够高，缺乏核心技术和自主创新能力；二是技术装备水平相对较低，部分关键设备仍需进口；三是技术人员素质和技术管理水平有待提高。
二、我国煤层气产业技术发展方向针对以上问题，我国煤层气产业技术发展方向应该着重从以下几个方面进行：加强技术研发和创新。
加大科研投入，加强产学研合作，推动煤层气产业技术创新和成果转化，提高核心技术和自主创新能力。
提升技术装备水平。
加强与国际先进企业的合作，引进和消化吸收国外先进技术和装备，提高我国煤层气产业技术装备水平。
加强人才培养和管理。
加强煤层气产业技术人才的培养和管理，提高技术人员的素质和技术管理水平，为煤层气产业的可持续发展提供人才保障。
推动产业升级和转型。
以市场需求为导向，推动煤层气产业升级和转型，发展高端、高效、环保的煤层气产业，提高我国煤层气产业的整体竞争力。
综上所述，我国煤层气产业在技术方面还存在一定的差距，需要加强技术研发和创新，提升技术装备水平，加强人才培养和管理，推动产业升级和转型。
只有这样，才能推动我国煤层气产业的可持续发展，为我国的能源安全和经济发展做出更大的贡献。
煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向
煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向随着人们对能源的需求不断增大，在国内外煤层气的勘探和开发工作逐渐得到重视。
煤层气不仅是一种清洁能源，而且可以从煤矿信息和煤矿水资源中挖掘出更多的资源，因此在未来的能源勘探和开发中具有极大的潜力。
目前，煤层气勘探与开发技术已逐渐成熟，其主要应用现状如下：1、地球物理勘探技术。
地球物理勘探技术是煤层气勘探的重要手段之一。
通过地球物理勘探技术可对煤层气储层的地质结构和物性进行评价，确定到达储层的方法，预测煤层气储量和煤层气赋存状态，进而提出开发方案。
2、钻探测试技术。
钻探测试技术是对煤层气储层进行实验室分析和现场测试的方法之一，有助于确定储层物性数据和工程参数，评估储层储量和流体性质。
3、分析技术。
通过煤岩和煤层气的地球化学分析，了解煤层气的成因和富集机理。
4、地质勘探技术。
地质勘探技术是以煤炭地质为基础，对煤层气储层地质特征进行分析，确定储层范围、厚度和结构。
5、测井技术。
测井技术是帮助探测地下物质的一种技术，广泛应用于钻井、勘探和开发领域中。
测井技术可以准确地测量煤层气储层的厚度、孔隙度、构造和岩性等参数。
1、煤层气开发钻井技术。
开发研究不同类型煤层气储层的钻探方法和技术。
其中包括钻机选型和斜井钻掘技术等。
2、煤层气开发地下工程技术。
地下工程包括压裂、井筒和工厂建设等方面的技术。
压裂技术主要包括水力压裂和天然气压裂两种。
井筒技术包括井口设置、井筒修建和固井技术。
工厂建设包括压缩站和气化站等领域。
3、煤岩顶板控制技术。
岩石和煤岩交替排列导致储层顶部不稳定，所以煤层气开发在顶部控制方面面临许多挑战。
此类工作主要关注选址、支护和防护问题。
4、煤层气动态监测技术。
制定有针对性地监测方案，较好地了解井场的煤层气升采和井场情况，为生产决策提供有效信息。
当前，煤层气勘探和开发技术仍面临着许多挑战，如储量计算、压裂技术、储层管理等问题。
以下是煤层气勘探与开发技术的发展方向：（1）加强地下岩石力学关系的研究；（2）发展储层管理与技术；（3）煤层气压裂技术的提高；（4）探索开采新工艺和技术手段，为开采煤层气提供技术保障。
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从２０世纪８０年代我国开始研究煤层气勘探开发技术。
至今，引进了很多国外先进技术，摸索着适合我国实际情况的开发技术。
本文将煤层气各钻井技术在国内外的应用现状进行对比，分析其优缺点和可行性，并预测其发展趋势。
（１）直井。
从上世纪８０年代，我国采用探矿钻机、ＺＳＴ－６／６００水源钻机、ＺＪ１０和ＺＪ１５型钻机钻了几十口煤层气井。
８０年代末至９０年代初，联合国开发计划署（简称ＵＮＤＰ）资助中国原煤炭工业部和地质矿产部在我国进行有针对性的煤层气钻探试验。
华北石油地质局采用ＺＪ３２钻机，“ＬＢＭ”低固相钻井液、“ＭＳ－２１５”绳索取煤心等工艺技术。
１９９２￣１９９４年，中国石油天然气集团公司（ＣＮＰＣ）进行了５口井的煤层气勘探试验，其中１口为裸眼洞穴完井，４口为套管射孔完井。
“九五”期间ＣＮＰＣ共钻了２０口煤层气试验井，除取煤心技术有发展之外，其余钻井完井技术基本与常规油气井类似。
虽然取得一定的初期产气量，但产量递减迅速，以致停止试采。
到２００１年，已在东北、江南和山西等地区钻了８０多口试验井，均为套管射孔压裂完井。
初步达到工业气流的煤层气井有９口。
（２）水平井。
２００４年以前中国煤层气产业未受到重视，累计钻井数不足２５０口；２００４年起，在国家政策的扶植下，煤层气产业迅速发展；２００５年钻井数量超过了之前累计井数；截至２００７年底，中国煤层气累计钻井２４４６口（见图１），其中，直井２４１７口，水平井（主要为多分支水平井）２９口。
多分支水平井技术能够大幅提高单井产量、采气速度和采收率。
（３）羽状分支水平井技术。
该技术由美国ＣＤＸ国际公司开发，
世界上第一口煤层气羽状分支水平井专利技术在美国落基山应用：当时距井口约１００ｍ且与主井眼在同一剖面上设计一口垂直井，并与主水平井眼在煤层内贯通，下入割缝衬管，保持井眼打开，用于排水降压采气；目前羽状水平井技术已经在阿巴拉契亚、俄克拉荷马州和伊利诺斯州开始使用（见图２）。
分支井在生产前将其堵塞，生产时煤层气从分支井排采出来进入直井段到面。
近几年，美国ＣＤＸ国际公司先后为美国钢铁公司在西弗吉尼亚州的煤层气开发项目钻了近６９口定向羽状分支水平井，这些井在低渗透煤层气开发中取得显著成效。
我国在借鉴国外研究成果的基础上，通过“九五”攻关已基本掌握了分支井钻井技术，并先后在辽河油田和胜利油田完成了４口分支井，取得了较好的效益。
我国第一口煤层气羽状分支水平井是中国石油天然气股份有限公司引进ＣＤＸ国际公司的钻井专利技术在樊庄高煤阶区取得的试验成功。
（４）超短半径径向水平井技术。
澳大利亚已成功应用高压水射流在煤层中钻水平孔长度达到４２８ｍ，破岩钻进速度达到了３０ｍ／ｍｉｎ。
特别是从上世纪８０年代末发展了磨料射流可以用来射孔，使工作压力降至３０ＭＰａ，油田使用的水泥车即可满足要求。
２００８年，国内天津波特耐尔石油工程有限公司利用该技术在东北地区完成了８个分支的
煤层径向水力喷射钻井施工，每个分
支均可达１５０￣２００ｍ。
（５）欠平衡钻井技术。
欠平衡钻井技术是上世纪９０年代在国际上成熟应用并迅速发展的一项新技术，其与水平井、分支井及小井眼技术结合越来越多。
在美国，该项技术是钻井
领域中的热点问题；在我国，该项技术刚刚起步。
２００７年，在沁水ＦＰ１－１井，国内首次应用油管注气实现欠平衡钻井的煤层气多分支水平井。
（６）潜孔锤钻井技术。
２００６年，我国首次用ＴＳＪ－２０００型水源钻机在山西沁水樊庄区进行空气钻井技术，完善了煤层气空气钻井设备配套，同时用空气压缩机并车的方式对Ｔ６８５空气钻井参数进行了改进，钻井时效大幅度提高，成本有所降低。
（１）直井钻井技术最成熟，应用也最普遍。
但是，该技术仍没有完全克服储集层低渗、低压带来的不利影响。
（２）多分支水平井技术增产效果好，但投资相对高。
因此，探索其向经济、高效方向发展的途径，是目前促进该行业发展的关键。
（３）尽管欠平衡钻井有诸多优势，但在开发阶段存在布井困难、费用高等难题，应加强井身结构研究，发展更为经济有效的欠平衡钻井方式。
（４）低成本泡沫钻井为近期煤层气勘探技术的发展方向。
径向水平井钻井技术可应用于煤层气开采中，以提高单井产量达到工业生产水平，成为煤层气开采中新的增产措施。
我国煤层气资源丰富，但分布分散，储积条件差，具有渗透率低、地应力分布不均、普遍欠压三大特点。
我国是能源消耗大国，寻求更有效的开发技术对经济发展有重要意义。
１
技术现状
２
问题与发展趋势
３
结论
参考文献
作者简介－［１］［２］
［３］
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郭洋（１９８６－），女，，中国石油大学（北京），油
气田开发专业。
（收稿日期：２０１０－１０－１４）
－－－－－－，硕士煤层气钻井技术现状与进展
郭洋
（中国石油大学＜北京＞）
摘要关键词在当前国际能源供需矛盾日益突出的形势下，煤层气的开发资源勘探开发备受世界瞩目。
对于此类非常规气田的开发过程人类借鉴常规油气田开发的技术并加以改进，探索出针对煤层气的技术。
本文主要概述国内外煤层气井钻井技术的研究现状，分析其存在的问题并展望发展趋势。
煤层气钻井
技术图３超矩半径径向水平井典型分布图。