淺談勘探開發(fā)中煤儲層損害機理及保護措施

賀寅莎 劉昕 葉超

【摘要】煤層氣是一種由煤層生成并主要以吸附狀態(tài)儲集于煤層中的非常規(guī)天然氣，主要成分為甲烷在煤礦中又俗稱瓦斯。我國煤層儲層具有低滲透率、低壓力和低含水飽和度的三低特點。煤層氣的吸附保存方式和煤層裂隙的特殊性決定了煤層氣在鉆完井、開采過程中首先要解決保護煤儲層，以免傷害儲層，其次要最大限度地擴大解吸范圍，才能實現經濟開采煤層氣資源。本文首先對煤層氣儲層特征進行了的介紹，然后根據煤儲層的特點列出了煤層氣勘探開發(fā)過程中對儲層造成的各種傷害，最后提出了一系列保護煤儲層的措施。

【關鍵詞】煤層氣 儲層 損害 保護

煤層氣是一種由煤層生成并主要以吸附狀態(tài)儲集于煤層中的非常規(guī)天然氣，主要成分為甲烷（含量95%～98%），故稱之為煤層甲烷，在煤礦中又俗稱瓦斯。雖然我國煤層氣資源豐富，占世界第三位，但與美國相比，我國的煤層儲層具有明顯不同的特征，低滲透率、低壓力和低含水飽和度的三低現象，地層壓力梯度為0.8～1.0Mpa/100m孔隙度平均為1～10 % 且大部分孔隙不能相互連通而成為無效孔隙。煤層氣的吸附保存方式和煤層裂隙的特殊性就決定了煤層氣在鉆完井、開采過程中首先要解決保護煤層氣儲層，以免傷害儲層，其次要最大限度地擴大解吸范圍，才能實現經濟開采煤層氣資源。因為以上種種原因，對勘探開發(fā)過程中對儲層保護提出了更高的要求，必須最大程度的降低儲層傷害。本文對儲層特性進行分析，指出在煤層氣勘探開發(fā)過程中造成的主要傷害，并針對這些傷害提出新的勘探開發(fā)技術。

1 煤層氣儲層特征及損害機理

煤層既是氣源巖，又是儲集巖。其具有獨特物理、化學及巖石力學性質。因此必須充分認識這些特征，在勘探開發(fā)過程中才能更好的保護儲層減少傷害。

1.1 煤層損害機理

煤層損害通常是由于固體微粒的運移和堵塞；化學反應和熱動力因素等。

1.1.1 微粒運移、粘土膨脹造成的儲層損害

微粒運移、粘土膨脹造成的儲層損害膨脹微粒的運移、粘土膨脹是導致地層滲透率降低的最主要原因。煤吸收液體和氣體導致儲層孔隙率和滲透率大幅度降低，并且此過程基本是不可逆的。

1.1.2 外來流體與儲層巖石、儲層流體不配伍所造成的損害

外來流體與儲層巖石及流體不配伍將引起酸敏、堿敏損害及無機構堵塞，引起氣產量下降。

1.1.3 水鎖損害

煤層裂隙是地層中流體流動的基本空間，但由于天然裂縫內徑很小，當外來流體侵入裂隙通道后，會將通道中原有的氣推向儲層深部，并在氣水界面形成一個凹向水相的彎液面。由于表面張力（毛細管壓力）。若儲層能量不足以克服這附加的毛細管壓力，氣就不能將水段塞驅開而流向井筒，從而形成水鎖損害，導致氣層滲透率下降。

2 煤層氣勘探、開發(fā)造成的傷害

由于我國的煤儲層具有三低的特點，且煤層氣的吸附保存方式和煤層裂隙的特殊性就決定了煤層氣在鉆完井、開采過程中必須要保護煤層氣儲層，以免其受到傷害。首先必須認識到各種工程作業(yè)對煤儲層造成了那些傷害，如表1。

3 保護煤儲層措施

現場實際生產過程中，保護煤儲層措施，如表2。

4 結論及認識

（1）煤層氣儲層與常規(guī)天然氣儲層有著不同的結構特性，這些特性決定了人們在勘探、開發(fā)煤層氣時不能夠照搬常規(guī)天然氣的開發(fā)模式，必須根據其特性制定出一套適合煤層氣開發(fā)的規(guī)范。

（2）目前對煤層氣勘探開發(fā)過程中對儲層的損害機理還不夠完善，應該盡快對煤儲層的損害機理進行進一步研究，為儲層保護提供依據。

（3）在煤層氣鉆井工程中選用合適的鉆井工藝及鉆井液，減少對儲層的污染。大力發(fā)展欠平衡鉆井技術與定向羽狀水平井技術。

（4）在固井過程中選用合適的壓裂液及適當采用雙級注水泥技術，降低固相含量以減少對儲層孔隙、裂隙的污染。

（5）控制煤層氣井排采制度，采用分級降低煤層氣井的井底流壓，延長較高流壓時間使降壓漏斗得到充分的擴展。

（6）選擇壓裂液時選用低濃度的稠化劑及高濃度的破膠劑。

參考文獻

[1] 趙群，王紅巖，李景明，等.快速排采對低滲透煤層氣井產能傷害的機理研究.山東科技大學學報，2008

[2] 王忠勤.煤層氣儲層保護技術研究.中國煤田地質，2001，13（3）