QM2井鉆完井優(yōu)化技術(shù)

張濤　陳昌渝　謝治國(guó)　龔齊森

摘 要：近年來，由于我國(guó)對(duì)節(jié)能減排政策壓力及社會(huì)公眾對(duì)環(huán)保的關(guān)注度上升，煤層氣等非常規(guī)天然氣行業(yè)的發(fā)展受到了我國(guó)相關(guān)政策的支持。煤層氣作為一種高效清潔能源，已在國(guó)外得到廣泛開采利用，且積累了豐富的勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，而我國(guó)煤層氣勘探開發(fā)起步較晚，勘探開發(fā)相關(guān)技術(shù)還處于探索階段，經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的開采工藝是我國(guó)煤層氣發(fā)展的主要方向。QM2井是重慶松藻區(qū)塊的第一口煤層氣井，通過對(duì)其井身結(jié)構(gòu)、軌跡控制、繩索取心、儲(chǔ)層保護(hù)等方面進(jìn)行分析，總結(jié)施工過程中各項(xiàng)關(guān)鍵工藝的優(yōu)點(diǎn)和不足為后續(xù)施工提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：煤層氣；鉆井技術(shù)；儲(chǔ)層保護(hù)；工藝參數(shù)

我國(guó)95%的煤層氣資源分布在晉陜內(nèi)蒙古、新疆、冀豫皖和云貴川渝等四個(gè)含氣區(qū)[1]。受到區(qū)域地質(zhì)特征的影響，在晉陜內(nèi)蒙古、新疆等地由于地廣人稀、煤資源稟賦好、埋深淺，煤層氣開發(fā)較早，已形成了規(guī)模化作業(yè)模式，較好地實(shí)現(xiàn)了成本控制與綜合利用。重慶地區(qū)地形地貌多以山地、丘陵為主，雖然煤炭資源豐富，但受到地質(zhì)條件限制，還未開展煤層氣地面開采工作。為探明重慶松藻礦區(qū)的煤層氣儲(chǔ)量及成本控制等相關(guān)制約因素，實(shí)施了QM2井，為下一步勘探開發(fā)提供參考。

1 鉆井過程中存在的困難

1.1 選址困難

本井位于重慶松藻區(qū)塊，屬于四川盆地與貴州高原之過渡地帶，地形起伏較大，在區(qū)塊內(nèi)地勢(shì)相對(duì)平坦，交通相對(duì)便利的地方，人口都較為集中，為避開人口密集區(qū)，造成鉆前工程的工作量增大，成本相應(yīng)增加。

1.2 漏失嚴(yán)重

本區(qū)塊屬于侵蝕與溶蝕構(gòu)造地貌類型，林地、洼地、殘丘、落水洞、溶洞、暗河等喀斯特景觀較多，地勢(shì)高差大，導(dǎo)致地表淺層地下裂縫、溶洞較為發(fā)育。如果采用常規(guī)的鉆井工藝，堵漏施工的周期長(zhǎng)，難度大；采用清水強(qiáng)鉆，水源也不便利，為鉆井工作帶來較大的困難。

1.3 地層傾角大

本井所處的張獅壩井田位于四川盆地川東高陡構(gòu)造帶南端，酒店埡褶皺帶桑木場(chǎng)背斜西翼北段，總體上以單斜構(gòu)造為主，地層傾向305°～330°，傾角為20°～45°，地層傾角大，井斜控制難度大。在本井取心井段，因無法控制井眼軌跡，井斜直接從0.7°上升到10.60°，增斜率為12°/100m。

1.4 取心段機(jī)械鉆速低

結(jié)合鄰近地質(zhì)井鉆探資料與經(jīng)驗(yàn)，本井選用了與地層相適應(yīng)的WH-B型取心工具。取心前期，鉆進(jìn)效率較低，最大鉆時(shí)達(dá)到794min/m，鉆頭磨損嚴(yán)重，部分合金齒崩裂。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析為鉆頭保徑部分與前端齒尺寸不相符，保徑直徑大于鉆頭齒切削半徑造成干磨、進(jìn)尺慢。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鉆頭保徑進(jìn)行改進(jìn)后，取心速度大大提高，取心鉆進(jìn)平均鉆速107.14min/m。

2 鉆井技術(shù)方案優(yōu)化

鑒于本區(qū)塊煤層氣鉆井施工中存在的問題，結(jié)合國(guó)內(nèi)煤層氣區(qū)塊的鉆井經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該區(qū)塊下步鉆井技術(shù)措施提出了優(yōu)化方案：

2.1 簡(jiǎn)化空氣鉆設(shè)備

根據(jù)鄰井鉆探資料，礦區(qū)范圍內(nèi)，第四系及三疊系嘉陵江組地層漏失較為嚴(yán)重，且水源較遠(yuǎn)，清水強(qiáng)鉆成本高；而成套的空氣鉆設(shè)備成本太高，不適合用于煤層氣井。因此，在鉆探該套地層時(shí)，推薦使用簡(jiǎn)化的空氣鉆設(shè)備鉆穿第四系、嘉陵江組地層，進(jìn)尺約100-200m，既可以實(shí)現(xiàn)快速鉆井，也可以有效地避開主漏失層。

2.2 合理布置井場(chǎng)

由于地勢(shì)限制，井場(chǎng)選址難度大，鉆前成本高，要有效地利用地形布置井組，節(jié)約整體施工成本，也降低了后期生產(chǎn)氣管理的成本投入。

2.3 優(yōu)化鉆井工藝

本井地層傾角大，利用傳統(tǒng)的鐘擺或滿眼鉆具組合輕壓吊打鉆進(jìn)，無法滿足直井井眼軌跡要求。需要全井監(jiān)測(cè)井斜，根據(jù)井眼軌跡數(shù)據(jù)，及時(shí)糾斜，才能確保井身質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 取心技術(shù)

在取心的過程中，泵排量是取煤心的關(guān)鍵因素，由于煤巖膠結(jié)差，脆而軟，易破碎，容易被泥漿沖掉，因此在取心過程中泵的排量不能太大，否則煤就有被沖掉的危險(xiǎn)。在取心過程中，一般要求泵排量盡可能小，通?？刂圃?0～80L/min較為合適，這對(duì)大多數(shù)煤層都是適用的。

其次，取心鉆頭的選型也尤為重要，在QM2井的取心過程中，因鉆頭選型不當(dāng)，嚴(yán)重制約了鉆井速度。

2.5 低密度固井技術(shù)

在煤層氣固井作業(yè)中，除了保證固井質(zhì)量外，還應(yīng)該注重對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù)。很多施工單位不考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，為節(jié)約成本，減小固井工作量，而采用高密度水泥漿固井，極易漏失，不能保證固井質(zhì)量，也對(duì)儲(chǔ)層傷害較大，影響后期儲(chǔ)層改造效果。

有學(xué)者對(duì)重慶松藻礦區(qū)的研究認(rèn)為，從固井質(zhì)量和保護(hù)儲(chǔ)層的需要同時(shí)考慮，適宜的水泥漿密度范圍為1.20-1.60g/cm3，并采用黏稠水泥漿在0.5-0.8m/s的低返速下固井施工?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的固井質(zhì)量合格率達(dá)到100%，證明該研究結(jié)論適用于煤層氣固井[2]。

同時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，隨著煤層巖心圍壓的增加，其滲透率呈下降趨勢(shì)，當(dāng)圍壓達(dá)到6MPa時(shí)，滲透率降低55%-83%，泄壓后滲透率只能得到8%-32%的恢復(fù)?？梢?，過平衡壓力對(duì)儲(chǔ)層的傷害很大。

3 結(jié)論與建議

由于地表?xiàng)l件限制，盡量考慮井組施工，減少征地以及鉆前工程工作量；建議表層采用簡(jiǎn)易空氣設(shè)備鉆進(jìn)，既能提速，還能有效避開漏失段。

加深對(duì)區(qū)塊地層巖性以及實(shí)鉆資料分析，對(duì)取心鉆頭的保徑及切屑齒的大小進(jìn)行優(yōu)化。

由于煤層氣地層壓力系數(shù)較低，建議后續(xù)固井施工以低密度水泥漿為主，保證固井質(zhì)量，也減少對(duì)儲(chǔ)層的傷害。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭毅，黃洪春.中國(guó)煤層氣鉆井完井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J]. 石油學(xué)報(bào)，2002，23（3）：81-85.

[2]劉愛萍，鄧金根，鮮保安.保護(hù)煤儲(chǔ)層的煤層氣井固井技術(shù)[J].石油鉆采工藝，2006，28（2）：35-39.