煤层气钻井中的几个关键技术问题
浅谈如何提高煤层气钻井质量的技术
浅谈如何提高煤层气钻井质量的技术1 前言煤层气是一种赋存在煤层中、以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，俗称瓦斯。
当煤层气的主要成分甲烷在空气中的浓度达到5%-16%时，遇明火便会爆炸，因此，它一直被看作是煤矿开采过程中的危险气体。
但如果将其利用起来，则是一种优质能源和重要的化工原料。
煤层气钻井工艺与石油钻井工艺基本类似，都是在井眼钻成之后，全井下生产套管，固井，最终达到采气的目的。
煤层气钻井技术具有一定的难度，如何有效避免煤岩体的伤害，提高煤层气钻井的质量，是众多勘探人员面临的首要难题。
2 煤层气钻井中的关键技术问题2.1井斜控制井斜指的是实钻井眼对设计铅锤井眼的偏离。
井斜的不合理控制会带来键槽卡钻、起下钻遇阻、井壁坍塌；钻柱磨损套管；钻杆接头损坏；下套管困难，影响固井质量等众多不良后果，也就是说井斜对后续施工有极大的影响。
因此，钻井质量中的井斜有着极其严格的要求：当井深达到500m时，井斜控制在0到1.0度间为优质；1.0到2.5度为合格；2.5到3.0度为不合格；超过3.0度则为报废。
因此，井斜的控制是煤气层钻井施工的一个关键环节。
造成井斜控制不当的原因涉及多个方面的原因，例如：钻机的安装不当、钻具组合的不恰当、开钻钻进参数的不合理、松软地层中没有控制地尺不当或者单点测斜的滞后等。
2.2钻井液固相控制钻井液固相控制是指在保存适量有用固相的前提下，尽可能地清除无用固相，它是实现优化钻井的重要手段之一。
在煤气层钻井施工中，一开对钻井的液性可以不做要求，以确保钻井生产正常进行为基本原则。
但从二开起，必须采用清水钻进，在进入煤系地层之后，更是有一系列要求：粘度23-25s、密度 1.02-1.04g/cm3、pH值7.5-8、含沙量<0.5%。
在煤层钻进时，为了避免对煤层产生伤害，更是将钻井液密度严格控制在1.01～1.03g/cm3之间。
浅谈煤层气参数井钻井施工难点与对策
（ ）对复杂地层井段 ，可选 择低 固相钻井液来稳定和 Ｉ
保护井壁 ，以保 障钻 井施工安全 。 （ ）煤系地层段，选用 ２ 清 水 、 无 粘 土 钻 井 液 ， 钻 井 液 粘 度 １ ～ １ｓ 密 度 ≤ ５ ７，
１０ ｇ ｃ ３ 砂 量 ＜ ． ％ Ｈ 应 控 制 在 ７ ８ ． ３ ／ｍ，含 ０ ２ ，ｐ 值 ～ 。实 行 平 衡 或
上５ 开始取心，至 目标 煤层底板 下２ ）。 ｍ ｍ
１ ．井 身结 构 ．１ ２
（ ）一开采用 中３ ｌｍ 头钻进 ，钻至 穿过基岩 风化 １ １ｍ 钻 带 ｌｍ Ｏ 后，下 ０２ ４ ５ｍ ４ ： ｍ 表层套 管，注水泥固井 。 （ ）二开 ２ 采用 ２ ５ ９ｍ 头钻进 ，穿过 ３ 煤层底 板 以下 ６ｍ １ ．ｍ 钻 ＃ ０ 完井 ， 下 １ ９ ７ｍ ３．钻井 。
１ ． 心质 量 ．４ ２ 取
下石盒 子组分 界标志层 ，与下伏 地层呈 整合接触 ，本组地
层厚约４ ５ 。 （ ）二叠系下统 下石盒子组 ：灰绿色 、灰色 ０ｍ ３ 泥岩 ，夹浅灰 色砂岩 ，顶部为 杂色铝质 泥岩 ，俗 称 “ 桃花 泥岩 ”含大量 菱铁 矿结核 ，本组地层 厚度约１ ０ 。 （ ）二 ５ｍ ４ 叠系下统 山西 组： 主 要 含 煤 地 层 之 一，厚度约５ ｍ ２ 。由砂
的难点与对策。
（ ）井 斜 ： 最 大 井 斜 角 小 于 ３，每 ３ ～５ ｍ 斜 一 Ｉ 。 Ｏ ０测 次 。 （ ）井 斜 全 角 变 化 率 ： 不 大 于 １ ３ ２ｍ （ 续 三 ２ ．￣ ５ 连 ／ 点 ）。 （ ）井底 水 平位 移 ：不大 于２ ｍ （ ）井 径扩 大 ３ ０。 ４ 率 ：一般地层≤２％ ０ ，煤层井段≤３％ ５。
煤层气钻井水平井施工的难题及对策
煤层气钻井水平井施工的难题及对策作者简介：张鹏展（１９８４－），男，河南滑县人，本科，钻探工程师，研究方向：勘查技术与施工㊂张鹏展（河南省煤田地质局四队，河南郑州４５０００３）摘㊀要：作者根据自己在生产实践中摸索出来的经验，从三个方面对煤层气钻井水平井施工中的难题及对策提出了自己的看法：在造斜阶段，要特别注意托压问题，煤层着陆点问题；在煤层水平段钻进时，要严防触底触顶问题，在薄煤层中钻进轨迹应尽量处在煤层中下部，要管理好钻井液，注意控制钻时；在脆性煤层中钻进时，要确保钻进时钻井液性能合理；要一丝不苟地照章操作，以免因操作过猛引起煤层井壁失稳和压裂煤层；要控制好钻压，采取复合钻进和定向钻进相结合的方式循序钻进㊂关键词：煤层气钻井；水平井；难题及对策中图分类号：ＴＥ２５文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－２３３９（２０１９）０２－００９３－０２１㊀引言水平井系指井斜角达到或接近９０ʎ，井身沿着水平方向钻进一定长度的钻井㊂一般来讲，水平井可以增加目的层长度，增大泄油㊁泄气面积，数倍地提高油㊁气产量㊂由于煤层气水平井单井产量高，成本回收快，有直井不能替代的优势和潜力，我国各涉足煤层气的企业都在积极筹划采用水平井开发煤层气，水平井技术必将成为开发煤层气的主要技术手段之一㊂近几年来，我单位先后在山西沁水及陕西延安等几个区块施工数十口煤层气水平井，对于水平井施工中的一些难点和应对措施具有比较成熟的经验㊂２㊀造斜阶段的难题及对策造斜，顾名思义是指从设计好的造斜点开始，使钻头按照预定的轨迹偏离井口铅垂线而进行倾斜钻进的过程㊂在水平井钻井中，造斜段钻进是关键的一环㊂而在这一环节，极易出现以下问题，若不加以预防，将使施工困难：（１）托压现象㊂由于井眼轨迹以及各种阻力的原因使钻具加压后，压力很难传递到钻头；综合录井仪器及指重表显示，在钻压不断增加时，钻头的位置不变，没有进尺，泵压不升高㊁不憋泵，在钻压继续增加时可能会突然憋泵㊂托压一方面影响正常的定向施工，另一方面如操作不当易产生卡钻㊂为预防和解决这一问题，需采取以下措施：一是加强井眼轨迹的控制，最有效的措施是简化钻具结构，减少钻铤的数量，增加加重钻杆的数量，降低钻具的刚性，减少钻具与泥饼的接触面积防止托压和黏卡㊂二是加强净化包含加强泥浆的携砂性能和固控设备的使用，并加强短起下作业破坏井壁岩屑床㊂三是钻井液要具有良好的润滑性能㊂为此，必须减小钻井液的失水及含砂量㊂实钻中，及时加入降失水剂㊁防塌剂㊁润滑剂以提高钻井液的润滑和防卡性能㊂同时，还根据孔内情况，及时跟进ＣＭＣ，加入多元共聚物，以提高钻井液的黏度和携岩性能㊂通过这些措施，以达到钻井施工中 造斜后全面实施减阻防卡措施 的要求，保证造斜段的顺利施工㊂（２）严格按照设计规程施工㊂钻达造斜点时，司钻必须严格按照定向设计的要求操作，操作要平稳，不要提前加压，以免导致造斜失败㊂要选用合适的螺杆钻进，不发生因造斜率不够而起钻换螺杆情况㊂同时，在造斜过程中要认真检查定向仪器及动力钻具性能，以保证达到定向段的机械转速㊁井斜和方位的要求㊂（３）找准煤层着陆点㊂着陆点是造斜段的关键工序，钻遇标志层时与录井队沟通好，观察岩屑㊁钻时㊁气测等变化，做好地层对比，修正着陆轨迹㊂造斜钻进过程中，定向段使用ＭＷＤ仪器（井斜㊁方位㊁随钻伽玛等项目），水平段使用ＬＷＤ（方位伽玛㊁电阻率／类电阻信号值㊁井斜㊁方位㊁立管压力㊁钻速等），来完成导向要求㊂钻进时，地质导向人员加强地层对比分析优化井眼轨迹使用，提前作出地质预告并通知造斜人员，以便造斜人员及时微调轨迹㊂遇到井下情况异常，现场造斜人员可及时与甲方现场监督人员沟通，调整技术措施㊂３㊀水平钻进阶段的难题及对策煤层水平钻进是整个钻井施工的关键环节，能否顺利钻达目的点位并下入筛管，直接决定了钻井施工的成败㊂此阶段应注意以下几个方面：（１）触顶与触底现象㊂在煤层进行水平钻进中，有时煤层会突然不见了，而按照所掌握的地质资料是不应３９该出现这种情况的，这就是触底或触顶现象㊂一旦遇到这种情况，就要及时退回，侧钻重新定向（亦即新孔Ｍ２）㊂此刻，操作人员必须按监督人员㊁定向人员的指令，平稳操作，不能出现溜钻㊂在开始划眼时，一定要控制在１００ｍｉｎ／ｍ的速度钻进㊂同时要严格控制泵压（以８ １０ＭＰａ为宜）㊂从第２ｍ开始时（此时仪器显示微弱钻压），控制在５０ ６０ｍｉｎ／ｍ的速度，钻进３ ５ｍ时，一般就会出现钻压㊂从１０ｍ左右之后，控制在１０ １５ｍｉｎ／ｍ；钻进２０ ３０ｍ，则证明Ｍ２已经得到巩固，重新定向成功，方可正常钻进（３ ４ｍｉｎ／ｍ）㊂（２）遇到煤层厚度较薄㊁倾角急变时，则容易进入顶板灰岩和底板泥岩层位，导致进尺变慢，影响钻进速度㊂遇到此种情况，钻进轨迹应尽量处在煤层中下部，同时要勤调㊁微调井斜，保证轨迹平滑和煤层钻遇率，尽量少出煤或者不出煤，避免进入顶㊁底板，造成后期施工相对的复杂㊂（３）使用好钻井液㊂水平井钻进中，钻井液中使用瓜胶㊁黏土稳定剂和杀菌剂，泥浆密度１．０２ １．０４ｇ／ｃｍ３，黏度４５ ５３ｓ㊂此环节中的关键在于控制钻井液失水，确保岩屑能及时带出地面，保证煤层不会由于泥浆的渗透而造成垮塌，为快速钻进提供安全保障㊂钻进施工人员应坚守岗位，加强坐岗，认真观察记录井口钻井液返出情况和振动筛煤屑返出情况，认真观察记录钻井液总量㊂后期扭矩增大（５ ６ｋＮ㊃ｍ），完钻起钻前及时跟进润滑剂，减小井壁摩阻，保证筛管顺利下入㊂（４）在煤层段水平钻进过程中，钻进时间过长时应活动钻具，防止黏卡钻具㊂同时，在煤层中钻进，由于地层易跨塌㊂所以，在煤层钻进时，钻至８００ｍ左右及时控制钻时，以利于带砂㊂４㊀脆性煤层中钻进的难题及对策由于断层的作用，使得一些煤层比较脆，而且存在互相垂直的天然裂缝，而这种脆性地层中钻进极易引起井下垮塌㊁卡钻等复杂事故，甚至井眼报废㊂因此，在这种煤层中的水平钻进，特别要抓好以下几点：（１）确保钻进时钻井液性能合理，其黏度保持在４０ｓ以上，并在钻井液内加入防塌材料，要求固控设备（除泥器㊁除砂器㊁振动筛㊁离心机）使用率达１００％㊂控制好泥浆的固相含量，勤探锥形灌的沉砂，一旦沉砂较多，及时清灌㊂泥浆工要坚持坐岗，确保钻进的正常运行㊂（２）一丝不苟地照章操作㊂起下钻时，严禁操作人员速度过快，杜绝野蛮操作㊂每次起下钻时，监督人员都要在钻台盯守㊂遇到起钻困难的点㊁井段，都要处理顺畅后再继续起钻㊂每次开泵须缓慢，先将柴油机转速调至最低，再逐步达到正常值，避免压力激动造成煤层井壁失稳和压裂煤层㊂在下筛管时若有遇阻情况，要及时汇报并采取合理的措施使之顺畅后方可继续进行㊂（３）控制好钻压，在煤层中水平钻进时，钻压控制在２ ３ｔ㊂同时要防止托压，采取复合钻进和定向钻进相结合的方式循序进行，每加一根９ｍ的钻杆前４ｍ定向钻进，后５ｍ复合钻进，如此反复依次进行㊂５㊀结语对于煤层气钻井水平井施工的难题，主要从以下３个方面解决：（１）造斜阶段，一是要预防托压很关键，发现问题，及时解决；二是随时关注着陆轨迹，找准煤层着陆点㊂三是要精心操作，保证斜率复合要求㊂（２）在煤层中水平钻进时，一是要严防触底触顶问题；二是在薄煤层中钻进轨迹应尽量处在煤层中下部；三是要管理好钻井液；四是注意控制钻时㊂（３）在脆性煤层中钻进时，一是要确保钻进时钻井液性能合理；二是要一丝不苟地照章操作，以免操作过猛引起煤层井壁失稳和压裂煤层；三是控制好钻压，采取复合钻进和定向钻进相结合的方式循序钻进㊂参考文献：［１］㊀郭元恒，何世明，刘忠飞，等．长水平段水平井钻井技术难点分析及对策［Ｊ］．石油钻采工艺，２０１３（１）：１４－１８．［２］㊀魏殿举．川西地区中浅水平井钻井难点与对策［Ｊ］．钻采工艺，２０１５（２）：１０５－１０７．［３］㊀邓增库，左洪国，夏景刚，等．冀东油田水平井钻井液技术［Ｊ］．钻井液与完井液，２００５（４）：７２－７３．４９。
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。
晋城矿区穿采空区煤层气钻井技术难点及对策探讨
空3
1.2 主要施工难点及技术措施
①采空区裂隙发育，工程地质条件复杂，钻遇时容易
锤钻井工艺施工煤层气穿采空区井，可有效解决因晋城矿区#3 煤层采空后顶板垮落造成裂隙较大、井漏及井
涌等难题；利用气体压力变化，可清除井内岩屑，防止坍塌掉块造成卡钻、埋钻事故；钻进时，通过调整注水
量，实现岩屑、水、气自然分离，可有效防止采空区煤自燃，消除井口返渣扬尘，提高钻井效率，降低生产成本，
实现下部 15#煤层煤层气抽采。
关键词：煤层气采空区；钻井；晋城矿区
中图分类号：TE37
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2019）14-0086-03
Technical Difficulties and Countermeasures of CBM Drilling
Through Goaf in Jincheng Mining Area
LI Guohong （The No.2 Team of Henan Coalfield Geological Bureau，Luoyang Henan 471023）
Abstract: This paper mainly studied and analyses the technical difficulties and countermeasures of CBM drilling through goaf in Jincheng mining area. Through analysis, it can be concluded that the application of air DTH hammer drilling technology in the construction of coal bed methane through goaf wells can effectively solve the problems of large fissures, well leakage and well gushing caused by roof collapse after goaf mining in Jincheng mining area. By ad⁃ justing the water injection rate, the natural separation of cuttings, water and gas can effectively prevent spontaneous combustion of coal in goaf, eliminate dust and slag return at wellhead, improve drilling efficiency, reduce production costs, and realize the extraction of coalbed methane from lower 15 # coal seam. Keywords: CBM；goaf；drilling；Jincheng mining area
煤层气抽采工艺技术问题
煤层气抽采工艺技术问题煤层气是一种重要的能源资源，其开发利用对于提高能源供给和减少对传统煤炭资源的依赖具有重要意义。
煤层气的抽采工艺技术是煤层气开发利用的关键环节之一，但也存在一些问题需要解决。
首先，煤层气的富集、抽采及封存机理还不够完善。
当前对于煤层气富集机理的认识还相对较浅，对于煤层气在煤岩中的运移规律、封存机制等方面仍存在较大的争议。
这使得开采过程中存在一定的不确定性，需要进行更深入的研究和评估。
其次，煤层气抽采过程中存在地质环境变化的风险。
煤层气抽采会导致岩层压力和应力分布的改变，可能引发地质灾害，如煤层倒塌、地面沉陷等问题。
因此，在煤层气开采过程中需要进行地质环境的监测和评估，并采取合适的措施预防和控制地质灾害的发生。
另外，煤层气抽采工艺技术仍需要进一步提高。
目前存在着煤层气抽采效率低、环保要求难以满足等问题。
为了提高煤层气的产量，需要改进抽采工艺，采用更加高效的抽采方法和设备；为了满足环保要求，需要开发和使用更加清洁、低排放的工艺技术。
此外，煤层气开发利用还需要解决与煤矿安全生产相关的问题。
煤层气开发通常需要与煤矿开采过程相结合，这对煤矿的安全生产提出了更高的要求。
煤层气开采可能引发瓦斯爆炸、矿井变形等安全灾害，因此需要制定更加严格的安全措施和规范。
最后，煤层气抽采工艺技术的推广和应用还面临着一定的市场和政策环境的挑战。
煤层气的开发利用需要大量的投资和技术支持，同时还需要政府的支持和推广。
当前，煤炭行业正面临产能过剩和环保压力等问题，这也对煤层气的开发利用带来了一定的影响。
综上所述，煤层气抽采工艺技术问题主要包括富集、抽采及封存机理不完善、地质环境变化风险、工艺技术需要提高、与煤矿安全生产相关的问题、市场和政策环境挑战等。
解决这些问题，将进一步推动煤层气的开发利用，提高能源供给质量，促进能源结构转型和可持续发展。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
煤层气钻井中的几个关键技术问题
218-12-10
1. 关于煤层气
1.1煤层气的成因及主要成份
煤层气是一种在含煤岩层中，以腐植性有机物质为主的成煤物质在成煤过程中自生、自储式非常规的天然气，俗称瓦斯，主要成分为CH4，占90%以上。
煤层气在煤层中生成，并以吸附、游离状态储存在煤层及邻近岩层之中。
1.2煤层气的危害
煤层气一直被看作是对煤矿开采造成严重安全威胁的有害气体，在煤炭开采史中，由于煤层气导致了多起瓦斯、煤尘爆炸事故和煤与瓦斯的突出事故。
煤层气的主要成分甲烷是具有强烈温室效应的气体，其温室效应要比CO2大20倍，散发到大气中的甲烷污染环境，导致气候异常，同时大气中的甲烷消耗平流层中的臭氧，而臭氧减少使照射到地球上的紫外线增加、形成烟雾，还可诱发某些疾病，危害人类健康。
1.3煤层气的利用
另一方面，甲烷作为煤层气的主要成分，其常温下的发热量为3.43～3.71MJ/Nm3，其热值与天然气相当，是一种高效、洁净的非常规天然气，可以用作民用燃料，也可以用于发电和汽车燃料，还是化工产品的上等原料，具有很高的经济价值。
1.4山西沁水潘庄矿区煤层气开发
山西沁水潘庄矿区煤层气开发已经初具规模，其中由中联公司开发的煤层气井日产气量平均在2000m3以上，主要用作化工及工业燃料、汽车燃料等，山西晋城煤业集团所属的寺河煤矿正在建设全国最大的120MW燃气轮低热值煤层气发电站。
1.5煤层气钻井工艺
煤层气钻井工艺基本和石油钻井工艺相似，都是在井眼钻成后，全井下生产套管，固井，然后通过射孔、压裂等工艺，最后达到采气的目的。
一九四队从2006年8月起在山西沁水县为中联公司施工煤层气井，已成功完井6口，进尺2800多米，实现产值300余万元。
本文结合煤层气井施工的实际，提出煤层气井钻井施工中防止井斜、钻井液固相控制、煤层钻
进、下套管和固井这四个关键性技术问题。
2.煤层气钻井施工中的几个关键技术问题
2.1钻井防斜
2.1.1煤层气钻井对井斜的要求
由于在钻井完成后，还要进行射孔、压裂、安装井下装置等后续施工，对于钻井质量中的井斜有严格的要求，井深500m井斜0～1.0°为优质，1.0～2.5°为合格，超过2.5～3.0°为不合格，超过3.0°为报废。
2.1.2造成井斜的主要原因
造成井斜主要有以下几方面原因：钻机安装不正、开钻钻进参数选择不合理、钻具组合不恰当、松软地层没有控制进尺、单点测斜不及时等。
2.1.3主要防斜措施
在钻井中要做到：①钻塔安装必须符合规范要求，保证三点一线；钻机安装要保证转盘水平；②松散层钻进要严格控制钻进参数，采用吊打的方式，防止出现井斜；③采用适宜的钻具组合，钻铤、钻杆直径不能相差太大，要保证粗径钻具有足够的长度；④松软层钻进中不得抢进尺，注意在泥岩段划眼；⑤做到及时
测斜，一开完钻后必须进行单点测斜，以后每隔50m测斜一次，发现井斜后及时采取措施纠正。
2.2钻井液固相控制
2.2.1煤层气钻井对钻井液性能的要求
在煤层气钻井中，一开对于钻井液性能不作要求，以利于钻井生产正常进行为原则。
从二开钻进开始，要求必须用清水，特别是进入煤系地层后，要求：密度要在1.02～1.04g/cm3，粘度15～16s，含砂量＜0.5%，PH值7.5～8。
在煤层钻进时，要求钻井液密度为1.02g/cm3。
2.2.2钻井液固相控制的具体措施
由于上石河子组、下石河子组、山西组地层砂岩、泥岩造浆严重，尤其是三牙轮钻头切削造成的岩屑在不能被及时携带到地面后造成二次或者多次破碎，有些岩屑颗粒极小，使用振动筛也不能及时清除，在这种情况下，只有通过换浆才可解决问题。
为保证钻井液密度符合要求，从二开一开始便要使用振动筛除砂，根据钻井液的消耗情况及时补充；每钻进150m 左右进行一次部分换浆，在钻遇煤层前要彻底换浆，排掉地面上的钻井液后，还有通过循环，
将井筒内的钻井液彻底换掉。
在钻进中，对于循环槽和沉淀坑内的岩屑要及时清理。
要求非煤系地层钻进每一小班测定钻井液常规性能（密度、粘度、PH值等）4次，煤系地层钻进每一小时测定一次。
2.3煤层钻进
2.3.1煤层气钻井对钻进煤层的要求
在钻进煤层时，要求钻探判层准确。
在钻井质量验收中，钻井判层深度和测井解释深度误差小于5‰为优质，在5～10‰之间为合格，大于10‰为不合格。
如果井深500m，煤层深度误差小于0.30m为优质，0.30～0.60m为合格，大于0.6m为不合格。
要求每钻进0.10m记录一个钻时，采集足量的煤样标本。
2.3.2钻进煤层具体措施
根据地质设计，准确判层，尤其是确定标志层深度；通过准确计算岩屑迟到时间，捞准岩屑，判准地层底界。
在钻进离煤层顶班2m时要格外小心，司钻要紧盯压力表和卷筒，发现进尺突然加快后立即关机停钻，大泵量冲井，捞取岩屑，观察有无煤屑。
当发现煤屑后，准确判断方入，确定井深，重新调整钻压、转速、
泵量、泵压，应采用轻压、慢钻，以及小泵量、低泵压，准确记录钻时；在钻进的同时，做好捞取煤样工作；当发现进尺变慢后，适当调整钻井参数，观察冲上来的煤屑变化，确定煤层厚度和底板深度。
2.4下套管和固井
2.4.1煤层气钻井对下套管和固井的要求
煤层气钻井采用全孔套管，井底悬空在
1.5～
2.0m之间。
套管接箍避开煤层顶底板2.0m 以上，最下一根套管两端分别连接浮鞋、浮箍，煤层段用一根长度11m左右的长套管，在过煤层后间隔一根套管下入长度
3.0m左右的一根短标志管，从下部开始，第三根套管开始下扶正器，煤层段上下三根套管都要下扶正器，以后间隔两根套管下入一个扶正器，上部可以适当减少，在表层套管中要保证有一个扶正器。
500m 深的煤层气井，下入扶正器的个数应保证在15～18个。
要求下套管前逐一用通径规进行通径，用柴油将套管丝扣清洗干净。
下套管时用干抹布擦净后在公扣上涂抹丝扣油，要保证丝扣连接紧密，既要上紧套管，又不能因为用力过大上
坏丝扣。
下套管中途要分两次向套管柱内注入钻井液，保证液柱压力。
下完套管后要连接主动钻杆，开泵循环，保证循环通畅。
固井中先注入前置液5m3左右洗井，洗井完成后开始注入水泥浆，要求平均密度在
1.60g/cm3，采用开始密度小，中间大，最后小的办法，必须要连续注入，中间不能停止。
注水泥完成后开始顶替，顶替量就是阻流环以上套管柱的内容积。
最后碰压15Mpa,如果5Min
压力不降便碰压成功。
在固井候凝48h后开始测固井质量，试压。
如果加压20Mpa，30Min压降小于0.5Mpa即为固井质量合格。
2.4.2保证下套管和固井顺利进行的措施
在下套管前准确丈量套管长度，逐一编号，每根都要丈量两次，必须是前后打颠倒丈量。
在下入套管总长确定后，通过调整煤层下部套管的长度，使顶底板离接箍的距离达到规范要求，如果不能保证避开接箍2.0m时，也要在1.5m以上。
开始下套管前要仔细检查钻机离合器、升降把、卷筒调整螺丝，更换吊钳的卡牙、检查销轴的灵活性并注油，检查吊卡的开合性
能进行润滑处理。
对人员进行具体的分工，做到各负其责。
在固井前应准备足量的清水，应保证在20M3以上，还要有足够排浆的地方。
要检查发电机是否正常工作。
要有明确的人员分工，由于固井车和钻机现场的泥浆泵相比泵量很大，洗井、注水泥、顶替过程中，井内都会有大量钻井液流出，要及时排走，不得溢出井场造成污染。
2. 煤层气钻进前景展望
煤层气钻井工艺和石油钻井、水源钻井基本相似，在地质录井上和煤田勘探相类似。
煤田地质单位将在这一领域具有得天独厚的优势，在山西煤层气施工队伍中，来自全国煤田地质系统的占很大比重，加上国家将对煤层气进一步加大开发力度，以及煤层气本身作为清洁能源所具有的不可替代的优势，煤层气开发将是今后很长一段时期的主要地质工作。
只要我们大胆涉足这一领域，积极探索，不断改进施工工艺，提高钻井效率，树立煤田地质单位的良好形象，将会在这一领域大有作为。
田智。