煤层气井完井技术探讨
煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进研究
煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进研究摘要：近年来，随着中国煤层气开采的发展，新储层日益复杂，老煤层气田发展的困难也越来越大。
进一步提高老煤层气田发展效益，合理发展边际油地面积和提高油气采收率，是中国石油工业的共同目标。
近年来，在中国新发现的低渗透储量已占据全国新探明储量的50%以上。
应增强中国低渗透新探明储量的发展优势，大大提高单孔生产率。
实现低渗透率煤层的合理开发利用，实现国民经济的基本能源需求，是发展中国深煤层气产业的一个迫切任务。
本文对煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进进行分析，以供参考。
关键词：煤层气；水平井；钻井工艺；研究引言水平井钻井技术是煤层气高效抽采的关键技术之一。
中国的煤层气钻井技术主要借鉴引用油气开发钻井工艺，随着当前钻井技术的不断发展，水平井钻井技术体系已取得长足进步，尤其是在井眼轨道、井身结构、井眼轨迹和井眼稳定性影响因素探究等方面，技术工艺和参数优化水平有了很大的提升。
但对于煤层气开发，上述技术改进大部分基于工程技术研究方面，很少有基于煤层气开发原理的技术研究，因此有必要基于煤层气水平井井型设计，研究综合各类煤层气水平井井型的优点和缺点，针对性提出配套钻井工艺参数优化方法，提高煤层气水平井抽采效率。
1水平井分段压裂工艺研究1.1水力喷射分段压裂工艺水力喷射分段压裂是一种集射孔、水力压裂、封隔于一体的新型增产技术。
该工艺通过特殊套管爆破和岩石成孔等手段产生高速流体。
工作面流体压力大于破裂压力，形成单向主裂纹。
实际施工中会泵送少量的橡胶液，若确定载体溶液与喷嘴之间的距离，则孔数会迅速增加。
在注塑成型、密封圈关闭几分钟后，根据密封圈的设计性能或最大密封圈压力下的最大允许泵速，从密封圈中去除橡胶。
此时应根据设计排砂量和磨管内砂浓度对混合砂进行破碎。
第一次研磨后，调整钻具，使喷嘴对准下一次挤压和喷射研磨的位置，然后进行分级研磨。
根据需要，在不同裂缝尺寸的水平井中，可通过单根管线进行水力浇筑，并可以精确控制水平井的水力裂缝位置。
煤层气高效开发钻完井工艺技术探讨
煤层气高效开发钻完井工艺技术探讨对煤层气进行高效开发，需要结合地层特点，对钻完井工艺技术进行探讨，根据不同的煤层气，利用不同的工艺技术对煤层气进行高效开发。
在储层改造方面，主要以水力压裂改造为主，钻井类型以定向井井型为主;利用空气旋冲钻井工艺来实现煤层气的钻井工艺改造，通过对煤层气高效开发完井工艺技术分析，得出了相关的改进建议，能够提高煤层气的开发效率。
标签：煤层气;钻完井工艺;技术探讨对煤层气勘探阶段需要确保完全准确的地质资料，在进入开发以后的主要目标是提高产量，实现高效开发。
由于很多煤层气的单井产量偏低，而且钻井效率不高，因此需要针对地层特点，选择合适的钻完井工艺技术才有利于提高单井产量，实现煤层气的高效开发。
在选择钻完井技术工艺时，需要考虑的一个重要问题就是储层是否需要改造。
储层利用哪种方式进行改造取决于储层的特性，因此探讨煤层气的钻完井工艺技术，需要研究储层的特性和改造工艺中所出现的问题。
1储层改造工艺探讨1.1储层是否需要改造储层是否需要改造取决于储层中的渗透率，根据大量实践表明，渗透率在至最合适煤层气开采，适合储层改造的渗透率范围在至，如果渗透率小于就需要进行水利压裂改造，才能出现较好的产量。
因此需要根据储层的渗透率来决定储层是否需要改造。
1.2储层改造工艺煤层气储层进行改造的工艺主要有两种：第一种为水力压裂改造;第二种为空气动力造穴改造。
煤层气进行水力压裂改造与常规的油气田改造基本相同，空气动力造穴主要的原理是将高压气体注入井内，在瞬间释放压力的作用下时，煤层气储层产生裂缝，进而改善煤层气储层的渗透率。
空气动力造穴完井没有得到广泛推广的原因主要有以下几方面：第一，对于造穴的时间难以预测，就会造成成本难预测的情况。
第二，该技术对储层渗透率的改善效果不是特别明显;第三，需要特殊的钻井工具及设备。
第四，非常容易对环境造成污染。
第五，由于在进行造穴过程中瓦斯、氧气浓度和明火这三项的控制力不高，很有可能形成瓦斯爆炸的事故。
对煤层气测井技术及有关问题的探讨
引 言
据 了解 ， 目前我 国煤 层气测井技术上 对煤层气 储层 的空 隙度 、 渗 透度等
近几 年来， 随着科技 的高速发展 ， 煤层 气的测井方法 和技术越 来越 的声波 、密度 以及 中子 测井等计算方法 都是建 立在岩 性模型 的基 础上 而煤层气储层 的岩性 与普通 岩性相 比， 复杂许 多， 这 使得煤层气储层 多， 其 中包括 了煤层气地球物理测井技术 。本文 以煤层气 地球物 理测井 的
物力 、 财力 和精力等 的投入 ， 在煤 （ １ ） 从煤层气 的结构上来看 ， 由于煤层 气储层 的系统结构 比常规 的 要加大对煤层气 测井技术研究在人力 、 油气储层 复杂许多 ，再加上煤 层气是 以单分 子的形式吸 附在煤 层表面 田测 井和石油测井 的基础上加 深对 煤层气气 体和煤层 气储层 的研究 和 不断开发专业人才积极 推 的， 以游 离状 态存在 的煤层气 只有少量 ， 因此 煤层气的勘测与 油气之 间 了解 。培养 专门的煤层气测井技术专业人 员，
１ 煤 层气 测井 技术
煤层气 是一种烃 类气体 ， 煤层 气附存与煤层 中， 又称之 为是瓦斯或 者是煤层 甲烷气， 属于非常规 天然气 。 作为一种非常规的天然气， 对煤层 气进行勘测和开采， 一方面能够改善能源的结构 ， 缓解能源紧 张， 另一 方
面的研 究效率、 研究程度显著滞后 ， 再加上 目前没有对煤 田测井 、 石油测 井等进行统一 的行业测井标准规定 。
作 的顺利进行， 测井技术功不可没。因此， 要想保证煤层气勘测和开采工
煤层气钻完井的难题与技术
前言煤层气又称煤层甲烷,是一种优质高效清洁能源。
凭借良好的安全效益、环保效益和经济效益，煤层气的勘探开发已在国际上引起广泛的关注。
我国煤层气资源十分丰富,但是目前我国的天然气勘探开发还处于起步阶段。
中原钻井通过多年的攻关研究和试验，形成并掌握了一整套适合煤层气的钻井完井工艺技术，其内容包括：煤层造穴技术、连通技术、煤层井眼轨迹控制技术、水平分支井技术、充气欠平衡钻井技术、煤层绳索取心技术、煤层气完井技术、煤储层保护技术、煤层气井完井技术等。
一、煤层气井钻井完井的特殊性煤层气钻井完井技术是建立在煤层地质力学性质及开采要求基础之上的。
煤层具有不同于其他储层的特殊地质特性表现在以下几个方面：1、井壁稳定性差，容易发生井下复杂故障。
煤层机械强度低，裂缝和割理发育，均质性差，存在较高剪切应力作用。
因而煤层段井壁极不稳定，在钻井完井过程中极易发生井壁坍塌、井漏、卡钻甚至埋掉井眼等井下复杂。
2、煤层易受污染，实施煤层保护措施难度大。
煤层段孔隙压力低且孔隙和割理发育，极易受钻井液、完井液和固井水泥浆中固相颗粒及滤液的污染；但在钻井完井过程中，为安全钻穿煤层，防止井壁坍塌，又要适当提高钻井液完井液的密度，保持一定的压力平衡。
这就必然会增加其固相含量和滤失量，加重煤层的污染。
因此，存在着防止煤层污染和保证安全钻进的矛盾，从而使实施煤层保护较油气层更为困难。
3、煤层破碎含游离气多，取心困难。
煤层机械强度低，一般煤层取心收获率低，完整性差。
而且煤层气井都是选择在含气量较高的煤区，割心提升时，随着取心筒与井口距离的缩短，煤心中游离气不断逸出，当达到一定值时会将煤心冲出取心筒，造成取心失败。
4、煤层气井产气周期长，对井的寿命要求高。
煤层气主要是吸附在煤层缝、隙表面上的吸附气，它的产出规律与天然气正好逆向，须经过较长时间的排水降压后才慢慢地解吸。
据有关资料介绍，煤层气井少可供开采20年以上，因此对井的寿命要求特别高。
二、煤层气井钻井技术1、煤层造穴技术为了易于实现水平井与洞穴井在煤层中成功对接并且建立气液通道，需要在洞穴井的煤层部位造一洞穴，洞穴的直径一般为0.8～1.5m，高为2～5m。
煤层气钻井工程中几个重点技术问题的探讨(副本)
收稿日期：２００７－１１－１１ 作者简介：包贵全（１９５５－），男（蒙古族），黑龙江鸡西人，东北煤田地质局副局长、高级工程师，钻探工程专业，从事勘探管理工作，辽宁省沈阳市沈河区盛京路２４号，ｄｍｄｚ＠１６３．ｃｏｍ。
煤层气钻井工程中几个重点技术问题的探讨包贵全（东北煤田地质局，辽宁沈阳１１００１１）摘 要：论述了煤层气钻井过程中储层保护及钻井液技术，煤层气堵漏技术，煤层气井取心技术，煤层气固井技术等问题。
关键词：煤层气；钻井；钻井液；堵漏；取心；固井中图分类号：ＴＥ２４９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２－７４２８（２００７）１２－０００４－０５ＳｔｕｄｙｏｎＳｏｍｅＦｏｃａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＰｒｏｂｌｅｍｓｏｆＤｒｉｌｌｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｆｏｒＣｏａｌＢｅｄＭｅｔｈａｎｅ／ＢＡＯＧｕｉ－ｑｕａｎ（ＮｏｒｔｈｅａｓｔＣｏａｌｆｉｅｌｄＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＢｕｒｅａｕ，ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉａｏｎｉｎｇ１１００１１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｄｒｉｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅ，ａｎｄｔｈｅｌｏｓｔｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ，ｃｏｒｉｎｇ，ｃｅｍｅｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｓｗｅｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅ；ｗｅｌｌｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄ；ｌｏｓｔｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ；ｃｏｒｉｎｇ；ｃｅｍｅｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ 我国的煤层气市场前景广阔，资源潜力大，勘探开发技术不断进步。
但由于我国煤层气地质条件的复杂性，这就要求在钻井工程技术方面不断提高，以适应煤层气市场开发的需要。
下面仅就煤层气钻井工程的几个重点技术环节谈谈笔者的认识。
１ 储层保护及钻井液技术煤储层被钻开后，就会破坏原有的平衡状态，井筒内的固相、液相侵入储层与地层内的固相和液相发生各种物理、化学变化，使储层的有效渗透率受到不同程度的伤害。
探讨煤层气测井技术及其应用
1.1.2 电阻率测井 煤的电阻率与其它地下岩体、流 体等介质的电阻率有显著的差别。因此，电阻率测井也是 煤田及煤层气测井中最为常用的方法，具有较高的准确 率。通过电阻率测井和对阻值的分析，可以比较准确地判 断地下煤层、岩体分布以及地层水矿化度，估算泥质和计 算地层水电阻率。延伸而来的双侧向电阻率测井可以帮助 进一步地划分岩性和厚度，评价岩层的渗透性和孔隙度， 对估算煤层气储量提供一定参考。
1.1.3 高分辨率感应测井 高分辨率感应测井是以测 量和分析地下介质脉冲信号，以判断其性质的测井方法。 该种测井方法在划分地层、确定地层真电阻率 Rt，确定储 层流体性质等方面有重要应用，是判断煤层气储存情况的 重要依据。阵列式感应测井则可用于解释含油气饱和层。
1.1.4 电磁波测井 在煤层气测井中主要用于区分气 层、水层和探测裂隙带。
relies on. This article discusses several CBM logging technologies and their applications.
关键词院煤层气；测井；研究；应用
Key words: coalbed methane；logging；research；application
1.2.4 偶极（多极子）声波测井 偶极（多极子）声波测 井是利用测量偶极子源在井内振动时所产生的挠曲波，并 通过对挠曲波横波、纵波、斯通利波等诸多储层声学信息 的采集和对各种声波时差、能量的计算和分析，以判断地 层各种物理参数的测井技术。除了一般纵波的应用外，偶 极横波成像测井还可应用于岩性鉴别、气层划分、裂隙带 划分，以及对地应力参数、井眼稳定性的分析。偶极（多极 子）声波测井作为一种新兴的测井技术，对于各类声波信 息的解释和在煤层气测井中的应用还有待于进一步地研 究完善。
煤层气U型井钻完井工艺探讨_王立峰
煤层气U型井钻完井工艺探讨_王立峰河南科技2013.NO.09Journal of Henan Science and Technology工业工程与技术1U 型井钻井技术简介煤层气“U ”型井一般由一口洞穴直井和一口定向水平井组成[1-2]，由于水平井在水平段的靶点末端与洞穴直井相连通，两口井形成一个“U ”字形的井筒结构，因此形象地称U 型井（图1）。
图1典型煤层气U 型井井身结构图2工程概况2.1地质依据井田位于太原西山煤田的南东部，西山古交国家规划矿区清交区的东南部一带。
井田内地表基岩出露良好，第四系中上更新统黄土零星覆盖于沟坡、山梁之上。
出露地层主要为二叠系上统上石盒子组，东南部沟谷两侧局部出露二叠系下统下石盒子组，下部地层未出露。
地层由老至新为：奥陶系中统上马家沟组(O 2s)、峰峰组(O 2f)；石炭系中统本溪组（C 2b ）；石炭系上统太原组（C 3t ）；二叠系下统山西组（P 1s ）、下石盒子组（P 1x ）；二叠系上统上石盒子组（P 2s ）；第四系中上更新统（Q 2+3）、全新统（Q 4）。
2.2工程概况YQ-01井组是蓝焰公司在煤矿区内进行煤层气地面抽采（瓦斯治理）工程，设计一组U 型对接井，水平井水平段在沿煤层顶板钻进。
资料表明，预施工区域内15#煤比较松软，易发生坍塌，在煤层中施工钻孔难度相当大，成孔的概率极低。
鉴于此，将YQ-01井组设计成由一口水平井YQ-01H1和一口洞穴直井YQ-01V 组成的一个U 型井组。
设计中，先钻一口垂深685.00m 的直井，以钻入15号煤层底板以下50m 完钻，直井井口距离水平井井口621.00m ，在15号煤层及顶板内下入1根玻璃钢套管。
177.8mm 套管固井后，下入造穴工具破碎15煤层顶板的玻璃钢套管和水泥环，洞穴孔径≥500mm 。
3设备、钻具及定向仪器配置3.1钻井设备主要钻井设备：ZJ-20钻机；泥浆泵为F800；柴油机为12V190、12V135；空压机为XRXS1275；发电机组为300GF （300KW ）、120GF （120KW ）。
简述煤层气开发常用钻井完井技术应用
简述煤层气开发常用钻井完井技术应用摘要：煤层气作为一项非常规资源，主要是以依附的状态存在于煤层当中，并且最为主要的成分为甲烷，含量高达90%以上。
在文本中，结合煤层气钻井完井常见问题，对较为常用的水力脉冲钻井、激光钻井、径向水平井钻井等钻井完井技术及其应用进行详细分析，最后也对煤层气钻井技术应用要点及注意事项进行阐述。
也希望本文研究内容能够为相关人士发挥一定参考作用。
关键词：煤层气；钻井完井技术；应用；分析煤层气是一种非常规的油气资源，对其进行有效开发，可以实现天然气良好接续。
然而在实际煤层气开发过程中，由于受到裂缝体系发育较多、应力敏感性较强等问题影响，导致钻井完井技术应用中容易对储层造成不良影响。
为确保煤层气正常开发，加强煤层气钻井完井技术应用研究非常有必要，通过钻井完井技术在煤层气开发中顺利实施，也能够保障和提高煤层气开发效果[1]。
1煤层气钻井完井技术实施情况分析1.1技术实际应用难点在实际使用钻井完井技术进行煤层气开发过程中，受到特殊成岩结构、沉积方式等因素影响，导致技术有效应用比较困难，主要体现在：（1）井壁不够稳定，在开展钻井完井施工过程中，成井壁坍塌事故发生机率比较高，进而引发井下复杂事故，随着现代科学技术不断发展，钻井技术也取得巨大进步，现阶段也可以充分借助水基，又或者是油基钻井液体系，虽然可以充分发挥出保护储层作用，但是因为在地层应用过程中会出现比较大的滤失量，也会导致钻井液粘度降低、携岩性较差问题发生，最终致使井下复杂事故发生；（2）煤层易受污染，在煤层钻进过程中，为了保障钻进速度和钻井安全性，就需要对液体密度和固相含量进行添加，但是这会对储层造成不利影响，具体体现在：得到的储层压力准确性不足、表皮系数偏差相对较大等等；（3）煤层形态分散情况严重，在煤层区域存在很多游离气，从某种程度上来说也会影响到取芯，因为煤层胶结比较松散，使得取芯过程中很难完整进行，而煤层气主要是通过地层气，然后不断富集起来，一旦完成割芯工作以后，就需要将其往上提，这时候取芯筒到井口的长度也会呈现出逐渐缩小趋势，内部芯包含的气体也在不断被解吸，就很容易使煤芯冲出筒外，进而出现取芯失败的情况。
煤层气勘探与开发中的技术创新与应用研究
煤层气勘探与开发中的技术创新与应用研究一、引言煤层气作为一种重要的非常规能源资源，其勘探与开发具有重要意义。
随着全球能源需求的增长以及石油和天然气资源的逐渐枯竭，煤层气被认为是未来能源发展的重要选择之一。
本文旨在探讨煤层气勘探与开发过程中的技术创新与应用研究。
二、煤层气勘探技术创新与应用1. 三维地震勘探技术传统的地震勘探技术在煤层气勘探中应用受限。
为了有效提高地震勘探的精度和效率，在煤层气勘探中引入了三维地震勘探技术。
该技术通过获取多种角度和多层次的地震数据，能够更准确地识别煤层气储层的分布情况，为后续开发提供了精确的地质预测依据。
2. 储层分布预测技术煤层气的储层分布情况对于勘探与开发的成功至关重要。
传统的储层分布预测方法主要基于钻井数据和地质模型，但受制于钻井数量和地质构造的复杂性，其预测精度有限。
为了提高储层分布预测的精确性，煤层气勘探中引入了地震、地磁、电磁等非钻井勘探技术。
这些技术通过测量煤层气地下储层的物理特性，能够得到更准确的储层分布情况，为后续的开发工作提供了重要的依据。
三、煤层气开发技术创新与应用1. 煤层气井钻井与完井技术煤层气的开发首先需要进行钻井与完井作业。
传统的钻井与完井技术在煤层气勘探中存在一些问题，如易造成煤层地层损害、难以控制煤层气开采速度等。
为了解决这些问题，煤层气开发引入了水平井、双重完井和压裂等技术。
这些技术通过改进井筒结构和提高工程施工质量，能够有效减少煤层地层损害，提高煤层气产能。
2. 煤层气增产技术为了提高煤层气的产能，煤层气开发中还引入了一系列增产技术。
其中包括煤层瓦斯抽采技术、煤层瓦斯利用技术、煤层瓦斯净化技术等。
这些技术通过改善煤层气采收、净化和利用流程，能够有效提高煤层气的产能和利用效率，实现绿色高效开发。
四、煤层气勘探与开发技术创新的发展趋势1. 与智能化的融合随着人工智能和大数据技术的快速发展，智能化已成为煤层气勘探与开发技术创新的重要趋势。
煤层气井完井技术探讨
文章编号:1004—5716(2005)12—0079—03中图分类号:TE25719 文献标识码:B煤层气井完井技术探讨齐奉忠,申瑞臣(中国石油勘探开发研究院廊坊分院完井所,河北廊坊065007)摘要:我国的煤层气资源十分丰富,但开发利用刚刚起步。
煤储层与一般的油气层相比,埋藏浅,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。
介绍了煤储层及煤层气井的特点、煤层气的完井方式、国内目前煤层气完井技术的现状及存在的问题,并探讨了以后国内煤层气井完井所要研究解决的问题。
关键词:煤层;煤层气;完井;固井;低密度水泥浆 煤层气(煤层甲烷Coalbed Methane)是在煤层中自生自储的一种非常规天然气,以吸附或储集方式存在于煤层孔隙与裂缝中。
我国的煤层气资源十分丰富,预测全国有39个含煤盆地、67个聚煤单元,2000m以浅的煤层气资源量约为22.5×1012m3。
加快煤层气的勘探与开发,对于改善能耗结构,缓和能源紧张状况,减少环境污染,保障煤矿井下安全都具有重大意义。
与天然气储层不同,煤储层具有双重功能,煤层既是甲烷气的生气层又是储集层,因此决定了煤储层比常规油气层更容易受到损害。
煤层的渗透性低,孔隙压力低,钻井和完井过程中煤层极易受到伤害,受到伤害后而且很难消除。
煤层气开发时,如果对完井技术不重视,采取的措施不当,煤层气产能很低。
据报道,恰当的完井方法可使气产量增加到原来的3～5倍。
1 煤储层及煤层气井的特点与常规天然气储层不同,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。
与常规油气储层相比,煤储层与煤层气井具有以下特点:(1)存在状态不同。
煤层气主要呈吸附状态存在于基岩孔隙的内表面上(70%～95%),只有少量以游离状态(10%～20%)或溶解状态存在于煤层的孔隙与裂缝中,其储集方式和以游离态为主的石油、天然气有根本的不同。
(2)保存方式不同。
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特性（ 煤阶、 煤层层数、 有效厚度和分布、 渗透率、 含气量、 压力、 强 度和稳定性） 等地层学条件试验了多种完井方法， 主要有裸眼完 井、 套管完井、 筛管一裸眼完井、 裸眼洞穴完井和水平排泄孔衬管 完井五种完井方法， 其中以射孔压裂完井和裸眼洞穴完井为主。
２ ． １ 裸眼洞穴完井
裸眼洞穴完井方法是在裸眼完井的基础上发展起来的一种 独特的煤层气完井方式。在较高的生产压差作用下， 利用井眼的
浆固 井可以 降低环空的液柱压力， 防止固井过程中水泥浆漏失，
也可以减轻对煤层的伤害。
美国已钻煤层气井约 １ 万多口， １ ９ ９ ８ 年底年产量已达 ３ ０ ０ Ｘ １ ０ １ ｍ ， 。 其煤层气钻井完井技术起步早、 发展快、 水平高。除综 合运用了当代油气井钻井、 完井技术外， 还根据煤储层特性、 产出 机理、 经济评价等方面与常规天然气储层的差异， 在试验和应用
（ ”存在状态不同。 煤层气主要呈吸附状态存在于基岩孔隙 的内表面上（ ７ ０ ０ ０ ＾９ ５ ％） ， 只有少量以游离状态（ １ ０ ％－２ ０ 写） 或
溶解状态存在于煤层的孔隙与裂缝中， 其储集方式和以游离态 为主的石油、 天然气有根本的不同。
道， 恰当的完井方法可使气产量增加到原来的３ ＾ － ５ 倍。
砂岩的渗透率） ， 储层孔隙压力一般低于静水压力。详见表 ｌ ，
表 １ 砂岩储层、 碳酸盐岩储层和煤储层特征对比表
类别 岩石
组成
生气
能力
气源 外源的
储气 方式
各向
异性
孔隙度
孔隙
大小
裂隙 粒间 孔隙型 孔隙一裂 不发育
渗透率 高低不等
１ ０ ０ ％ 砂岩储层 无机物
无
圈闭
均一性好 ， 规律性好
大小不等 大小 不等
的‘ ＇ Ｆ Ａ Ｉ Ｒ Ｗ Ａ Ｙ ＇ ’ 层， 采用洞穴完井就取得了较好的结果， 其产量 比 水力压裂增加了３ ＾ － ２ ０ 倍。
２ ． ２ 射孔压裂完井 洞穴完井工艺成功需要高渗透率、 超压和高挥发份烟煤 Ａ 煤阶几种条件的结合， 所以适用有局限性。下套管固井是目 前煤 层气通用的完井方法， 因为它的适用性很强（ 可应用于任何类型 的煤层） ， 这种方法完成的煤层一般都需要水力压裂。固井时主 要考虑将各层有效隔开， 在保证固井的质量的前提下， 尽量降低 对煤层的伤害。 为了减少水泥浆柱超静水压力对煤层造成的损害， 人们已 使用了大量方法， 如将水泥伞座放在 目 的层上部、 双级固井、 低密 度或超低密度水泥浆固井等。 ３ 国外煤层气完井的特点及完井方法的选择
中图分类号： Ｔ Ｅ ２ ５ ７ ． ９ 文献标识码： １ ３
煤层气井完井技术探讨
齐奉忠， 申 瑞臣
（ 中国石油勘探开发研究院廊坊分院完井所， 河北 廊坊 。 ６ ５ ０ ０ ７ ） 摘 要： 我国的煤层气资源十分丰富， 但开发利用刚刚起步。煤储层与一般的油气层相比， 埋藏浅， 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。介绍 了煤储层及谋层 气井的特点、 煤层 气的完井方式、 国内目前煤层气 完井技术的现状及存在的问题， 并探讨了以后国内煤层气井完井所要研究解决的问题。 关键词： 煤层； 煤层气； 完井； 固井； 低密度水泥装
加剂， 避免固井期间固井液向煤层裂缝的漏失， 使固井成功率从 ４ ０ 写 提高到７ ５。 这种固井方法不仅改善了井眼规则性， 而且 可以节省两步固井方法的附加费用。Ｌ ｉ ｔ ｅ Ｃ Ｒ Ｅ Ｔ Ｅ Ｃ Ｂ Ｍ对煤层 施加的压力低， 避免了煤层破裂。因固井水泥含有特殊的纤维，
能桥堵裂缝并防止水泥浆漏失 ， 因此还避免 了水泥流人裂缝后 和裂隙。 ４ 国内目 前的煤层气完井技术现状 虽然我国煤层气勘探开发起步较晚， 但勘探开发工作发展
１ 煤储层及煤层气井的特点
与常规天然气储层不同， 煤埋藏浅， 一般在 ３ ０ ０ ＾ － １ ５ ０ ０ ｍ
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。 与常规油气储层相比， 煤储层与煤层气井具有以下特点：
（ ２ ） 保存方式不同。煤层气具有独特的保存方式 压力封 闭， 这种特殊的保存方式决定了其开采方式的特殊性。 （ ３ ） 采气方式不同。 煤层气产出 规律与天然气不同， 必须经过较 长时间的排水降压后才慢慢解吸。当井内压力降至解吸压力以下 时， 气体便从煤体内 表面解吸出 来， 并随着层内 流体由 压力高的区域 向 压力低的区 域渗流和聚集， 最后达到可供工业性开采的气量。 （ ４ ） 储层的特性不同。煤层割理发育， 易受压缩， 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。 （ ５ ） 存储的空间不同。 煤储层是具有基质孔隙与裂缝孔隙特 征的双孔隙系统， 渗透率小于 １ Ｘ １ ０ － － ＇ Ｋ ｍ ， （ 远远小于油气储集层
的基础上， 研究开发出了一整套适合煤层气开发的低成本快速 钻井和特殊完井技术， 为经济有效地开发煤层气起到了积极的
推动作用。 美国的煤层气开发者十分重视钻井完井过程中对煤层的保
（ ２ ） 双级固 井技术。 井深约 １ ０ ０ ０ ｍ左右的煤层气井固井， 有
的井采用了双级固井技术， 分级箍位于煤层的顶部。一级水泥凝 固以后， 再注二级水泥。
岩芯测定渗透率 对应力不敏感
高低不等 岩芯测定渗透率
０ ０ 环 碳酸盐 １ 岩储层 无机物 ． ９ ０ ％ 煤储层 有机物
无
外源的
均一性差， 规律 圈闭 性取决于碳酸盐 小一大 岩类型
吸咐 极不均一 ， 但有规律
对应力很敏感
有独特 的割理 系统
多 为 中 孔 （
迅速， 目 前对全国３ ０ 个含煤区钻探煤层气井 ２ ０ ０ 多口， 进行开采 试验， 初步形成了一套煤层气勘探开发技术， 而且还在鄂尔多斯 盆地东缘、 晋城矿区、 淮北矿区、 铁法矿区等获得了工业气流， 在 晋城地区探明了７ ０ Ｏ Ｘ １ ０ ＂ ｍ ＇ 的地质储量。 与美国相比， 中国的煤层渗透率通常在（ ０ ． ０ ０ １ ＾ － １ ． ０ ） Ｘ １ ０ － ３ ｋ ｆ ｍ ２ 的范 围， 属 于特低 渗 透； 煤层 孔 隙 压 力 。 ． ８ ７ －
Ｄｅ ｃ ． ２ ０ ０ ５
西 部 探
矿 工 程
Ｎｏ ． １ ２
不稳定性， 在井壁煤岩发生破坏后允许煤块塌落到井筒中， 进而
形成物理洞穴（ 自 然裸眼洞穴完井） 。或者人工施加压力（ 从地面 注气） ， 使井壁煤层发生破坏， 再清除井底的煤粉， 进而形成物理 洞穴（ 动力或人工裸眼洞穴完井） 。从现场试验结果来看， 裸眼洞 穴完井的产量都较高， 且大大高于压裂完井的产量。根据美国的 经验， 如果煤层的渗透率大于（ （ ５ ＾ － １ ０ ） Ｘ１ ０ － ３ ｉ Ｉ ｍ １ ， 煤层易碎， 则 可采用裸眼洞穴完井。 裸眼洞穴完井方法增产效果十分明显， 如美国圣胡安盆地
煤层气（ 煤层甲烷 Ｃ ｏ ａ ｌ ｂ ｅ ｄ Ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ） 是在煤层中自 生自 储的 一种非常规天然气， 以吸附或储集方式存在于煤层孔隙与裂缝 中。我国的煤层气资源十分丰富， 预测全国有 ３ ９ 个含煤盆地、 ６ ７ 个聚煤单元， ２ ０ ０ ０ ｍ以浅的煤层气资源量约为 ２ ２ ． ５ Ｘ １ ０ １ ２ 耐。 加快煤层气的勘探与开发， 对于改善能耗结构， 缓和能源紧张状 况， 减少环境污染， 保障煤矿井下安全都具有重大意义。 与天然气储层不同， 煤储层具有双重功能， 煤层既是甲烷气 的生气层又是储集层， 因此决定了煤储层 比常规油气层更容易 受到损害。煤层的渗透性低， 孔隙压力低， 钻井和完井过程中煤 层极易受到伤害， 受到伤害后而且很难消除。煤层气开发时， 如 果对完井技术不重视， 采取的措施不当， 煤层气产能很低。据报
（ ３ ） 塞流顶替技术。 煤层气井套管下人浅， 替浆量少， 顶替时 很难达到紊流顶替的排量， 采用紊流顶替对设备和水泥浆性能
要求也比较高。塞流顶替对工艺和设备的要求不高， 对水泥浆性 能的要求也不十分严格。塞流顶替技术在安徽淮南、 河南安阳、 山西柳林等地区的固井施工中证明是成功的。 存在的问题有： （ １ ） 对煤层的伤害大。通过几年来的攻关， 基本解决了煤层 气固井的封固质量， 但仍未解决固井对煤层造成的伤害问题。 煤 层属强压力敏感低压低渗储层， 现有技术固井水泥浆液柱压力 与煤层静压差达到 ３ －７ ＭＰ ａ ， 导致煤层产生不可逆的塑性变形 而降低渗透率， 使钻井过程中保护煤层的努力失去意义。 （ ２ ） 没有针对煤储层低压、 低渗、 易伤害、 胶结性差等特点， 设 计适合于煤层固井的工艺技术和水泥浆体系。依然沿用油气井 的固井技术， 前置液、 水泥浆和施工工艺和油气井固井大体相同。 （ ３ ） 未严格控制水泥浆的性能。有的井固井时， 对水泥浆的 性能要求不严格， 水泥浆体系的稳定性差， 失水量高， 强度发展 慢， 有的井甚至用原浆固井， 这些都影响了对煤层的封固质量。 （ ４ ） 综合固井措施应用不好。和油气井固井相同， 煤层气固 井也必须从各方面人手， 采取有效的措施， 应用综合固井技术。 固井时应针对每口井的具体情况， 对影响固井质量的每个环节 都进行认真考虑、 细致准备， 争取将影响固井质量的每项因素都 减小到最低限度， 否则只注意一个方面或几个方面， 都不能很好 地固好井， 也不能很好地保护煤储层不受伤害。 （ ５ ） 保护煤层的措施不够。煤层气井固井时有的井没有针对
有 本层的
极小一
０ ． ０ ２ ＾ ０ ． ０ ３ １ ｕ ｎ
中等
） 和微孔（ ］、 ， 于
０ ． ０ ２ １ ｍ）
一般低于 １ 毫达西； 求岩 芯渗透率， 不能单靠岩芯 测定， 对应力很敏感
２ 煤层气常用完井方式 钻开煤层后， 甲烷气从煤的内表面解吸、 扩散， 通过裂缝流到 井内。如果煤层的孔隙和裂缝一旦受到损害， 其损害程度比常规 油气层严重得多， 不仅使气体的渗流通道受损， 而且还会影响甲 烷气的解吸过程。 为满足各种不同储层物性煤层气经济有效开发的需要， 根 据煤层顶底板岩层性质（ 岩性、 渗透率 、 应力和稳定性等） 和煤层