開發(fā)低煤階煤層氣的徑向水平井技術(shù)

李東鵬（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作天津中心，天津 300304）

開發(fā)低煤階煤層氣的徑向水平井技術(shù)

李東鵬（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作天津中心，天津 300304）

低煤階煤層氣的開發(fā)由于受其儲層特點(diǎn)、開發(fā)技術(shù)、施工作業(yè)等各種因素的影響，長期以來開發(fā)效率一直較低。為提高低煤階煤層氣開發(fā)效率，提高煤層氣井產(chǎn)量，本文在簡要分析低煤階煤層氣的特點(diǎn)之后，對徑向水平井技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)及其在低煤階煤層氣開發(fā)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)論述。

低煤階；煤層氣；徑向水平井技術(shù)；應(yīng)用

在我國高中低煤階煤層氣所有資源儲備中，低煤階煤層氣資源量約占40%，是三種煤階中占有比例最高的，擁有非常廣闊的勘探前景與開發(fā)潛力。在今天全球能源匱乏的背景下，提高低煤階煤層氣開發(fā)效率，改進(jìn)開發(fā)技術(shù)，對提高煤炭資源產(chǎn)量，提高煤炭資源利用率，緩解能源供需矛盾具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。這就需要使用徑向水平井技術(shù)來開發(fā)低煤階煤層氣資源。

1 低煤階煤層氣的特點(diǎn)

低煤階煤層氣主要具有儲層壓力低、滲透性較高、煤巖強(qiáng)度低、密度小等特點(diǎn)。低煤階煤層氣儲層壓力低的特點(diǎn)使得其在開發(fā)過程中很容易受到外來流體的污染，即使儲層壓力較高也一般不會超過1MPa/hm。我國最典型的低煤階煤層氣區(qū)塊是阜新劉家區(qū)塊，中間層、太平層壓力分別為0.831MPa/hm、0.971MPa/hm，兩者都不超過1MPa/hm［1］。低煤階煤層氣割理一般較為發(fā)育，滲透性較高，在鉆完井及儲層改造等施工過程中極易出現(xiàn)濾失量大、漏井等不良現(xiàn)象，嚴(yán)重影響煤層氣井產(chǎn)量與開發(fā)效果。較之高中煤階煤層氣，低煤階煤層氣的機(jī)械強(qiáng)度普遍偏低，體積密度、彈性模量也較小，這一特點(diǎn)使得其在施工時容易出現(xiàn)巖壁塌落等危險情況，影響氣井正常作業(yè)。整體而言，低煤階煤層氣的諸多特點(diǎn)都在不同程度上增加了其開發(fā)的難度。

2 徑向水平井技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢

以水力噴射徑向水平井技術(shù)為例，對徑向水平井技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行說明。利用該項(xiàng)技術(shù)對低煤階煤層氣資源進(jìn)行開發(fā)時，通過在煤層部位實(shí)施套管開窗，借助高壓水的射流噴射作用在煤層巖壁不同方位破出多個小型水平井眼，使待開發(fā)煤層形成通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，以便在小直徑垂直井段中實(shí)現(xiàn)從垂直向水平的轉(zhuǎn)換，從而確保水平井眼精確的進(jìn)入目的層，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對低煤階煤層氣的高效開發(fā)［2］。

徑向水平井技術(shù)作為一種新型煤炭資源開發(fā)技術(shù)，與其他技術(shù)相比不需要鉆壓與鉆桿旋轉(zhuǎn)，且適應(yīng)性強(qiáng)，可以替代多種開發(fā)方法對煤層氣井進(jìn)行開發(fā)。同時，徑向水平井技術(shù)還具有進(jìn)入目的層準(zhǔn)確性高，避免因施加鉆壓困難所帶來的一系列問題，減少井下事故發(fā)生，提高煤層氣井開發(fā)效率與產(chǎn)量等優(yōu)勢。

3 徑向水平井技術(shù)在低煤階煤層氣開發(fā)中的應(yīng)用

從理論層面分析，徑向水平井技術(shù)具有的多種優(yōu)勢可以有效改善低煤階煤層氣井的作業(yè)環(huán)境，提高煤層導(dǎo)通能力，減小流體流動摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)目標(biāo)。從國內(nèi)外現(xiàn)有實(shí)踐應(yīng)用效果層面來看，徑向水平井技術(shù)在低煤階煤層氣井中的應(yīng)用切實(shí)提高了煤層氣井的產(chǎn)水量與氣產(chǎn)量，并克服了傳統(tǒng)技術(shù)帶來的諸多問題［3］。而且通過對低煤階煤層氣井施工現(xiàn)場的觀察分析，都表明徑向水平井技術(shù)在低煤階煤層氣開發(fā)中的應(yīng)用是切實(shí)可行的。下面本文將通過一個具體應(yīng)用實(shí)例來進(jìn)一步說明徑向水平井技術(shù)在低煤階煤層氣開發(fā)中的應(yīng)用及所取得的成果。

某地區(qū)低煤階煤層礦井儲層壓力與滲透率較低，且部分氣井受鉆井液、煤粉等物質(zhì)污染，開發(fā)效率低，產(chǎn)量不高。為改善這一狀況，決定采用水力噴射徑向水平井技術(shù)來開發(fā)這些煤層氣井。鑒于不同氣井水平井施工目的層不同，煤層控制厚度不同，所以對于水力噴射的井深也不相同，對以中間層為目的層的氣井水力噴射徑向水平井施工，當(dāng)噴射深度在669.5至789.5m之間時，水平井眼部署在垂直于北東方向面割理的8個方向上，且所有井眼全部部署完畢后即可開始高壓噴射水平井眼施工［4］。對于以中間層為目的層的徑向水平井施工，當(dāng)煤層噴射深度在789.8m至935.96m之間時，水平井眼部署在垂直于面割理的4個方向上破巖15個井眼。

在水力噴射徑向水平井技術(shù)的應(yīng)用下，這些煤層氣井的開發(fā)效率均有了明顯的改善。8個井眼的水平井施工，水力噴射后較之前產(chǎn)水量與日氣產(chǎn)量均有一定幅度提高，如產(chǎn)水量從原來的2m3/d提升至當(dāng)前的7m3/d。15個井眼的水平井施工，產(chǎn)水量較之前有小幅提高，而氣產(chǎn)量較之前有明顯提高，由原來的360m3/d提升至當(dāng)前的2650m3/d?？梢?，徑向水平井技術(shù)在低煤階煤層氣開發(fā)中的應(yīng)用可以有效改善煤層氣井的產(chǎn)量與開發(fā)效率［5］。

4 結(jié)語

綜合而言，徑向水平井技術(shù)是一種有效的煤層氣井開發(fā)技術(shù)，在低煤階煤層氣開發(fā)中有著廣泛的應(yīng)用，相比于其他技術(shù)該技術(shù)具有多種優(yōu)勢，對增加煤層氣井產(chǎn)量具有重要作用。隨著低煤階煤層氣資源勘探的不斷進(jìn)行，我國應(yīng)加大對徑向水平井技術(shù)的應(yīng)用力度，并對該技術(shù)進(jìn)行不斷的改進(jìn)創(chuàng)新，促進(jìn)徑向水平井技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮。

［1］鮮保安，夏柏如等.開發(fā)低煤階煤層氣的新型徑向水平井技術(shù)［J］.煤田地質(zhì)與勘探，2010，04：25-29.

［2］梁壯，葛勇等.水力噴射徑向水平井技術(shù)在煤層氣開發(fā)中的應(yīng)用［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，03：349-352.

［3］劉慶昌，馮文彥，于文軍等.沁水盆地南部煤層氣田勘探開發(fā)技術(shù)探索與認(rèn)識［J］.天然氣工業(yè)，2011，11：6-10+117-118.

［4］白建梅.樊莊煤層氣多分支水平井開采技術(shù)跟蹤研究［D］.中國石油大學(xué)，2009.

［5］秦勇，袁亮，胡千庭等.我國煤層氣勘探與開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，10：1-6.