淺談煤層氣鉆井過程中的儲層傷害與保護

李國紅

摘要：隨著我國經(jīng)濟的提升，越來越多企業(yè)崛地而起，為了保證環(huán)境不受較大程度污染，煤層氣這種環(huán)保氣體被應用的越來越多。煤層氣作為一種新型優(yōu)質(zhì)清潔能源，開采量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，我們需要在大量開采煤層氣資源下，將這種寶貴資源運用的更合理、更科學，除了約束煤氣層鉆井過程，還需要減少對儲層的傷害，保證資源的可持續(xù)性發(fā)展。

Abstract： With the improvement of China's economy， more and more enterprises have risen to the ground. In order to ensure that the environment is not polluted， coalbed methane， an environmentally friendly gas， is being used more and more. As a new type of high-quality clean energy， the mining volume of coalbed methane is increasing year by year. We need to use this kind of precious resources more rationally and scientifically under the condition of mass mining of coalbed methane resources. In addition to constraining the gas layer drilling process， we need to reduce damage to the reservoir and ensure the sustainable development of resources.

關鍵詞：煤層氣;鉆井過程;儲層傷害;儲層保護

Key words： coalbed methane;drilling process;reservoir damage;reservoir protection

中圖分類號：TE258? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）28-0014-02

0? 引言

煤層氣作為一種優(yōu)型清潔能源，主要的成分是甲烷，也就是俗稱的瓦斯。這種能源能減少對煤炭資源的消耗，降低對大氣層的污染，不會影響到工業(yè)用途，做到了既發(fā)展經(jīng)濟又保護了環(huán)境，是新時代發(fā)展的必須資源。本文我們針對煤層氣鉆井過程中的儲層傷害與保護做一個簡單的闡述，讓煤層氣資源能夠在合理開采下做到充分利用，不浪費絲毫資源，希望為同行提供一定的參考，為煤礦業(yè)的開采與保護做出自己的貢獻。

1? 煤氣層儲層的基本情況

煤氣層儲層整體比較敏感與脆弱，具有易碎、易受壓縮、孔隙度及滲透率較低等特點，從孔隙結(jié)構(gòu)上又可分為基質(zhì)孔隙與裂隙孔隙，基質(zhì)是儲氣空間，裂隙是滲透通道，是一個雙重孔隙結(jié)構(gòu)。機制孔隙也成為微孔隙，煤層氣大多是附著在為孔隙表面，開采難度可想而知。而且微孔隙也會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，這也是礦產(chǎn)工作人員特別關注的重點。裂隙是在煤中自然而形成的，是煤化作用下的產(chǎn)物，又可分為面割理與端割理，兩者差異較為明顯，礦產(chǎn)工作人員可根據(jù)一些特性做到有效區(qū)分。

2? 影響煤層氣儲層安全的因素

2.1 破裂壓力與坍塌壓力

在煤層氣鉆井作業(yè)中，由于鉆井液密度過高，導致液柱升高產(chǎn)生足夠大的壓力，會嚴重壓裂地層，導致地層出現(xiàn)裂縫并逐漸擴大，這對開采煤層氣造成阻礙，也是影響煤層氣儲層中的一個安全因素，簡稱為破裂壓力。由于地層的被破壞，周圍的壓力也會導致井壁坍塌，徑向應力和周向應力之前的最大差值就是坍塌壓力。證兩種壓力是影響煤層氣儲層安全的主要因素，通過對數(shù)據(jù)的對比來分析出影響力的大小，從而有效控制礦區(qū)內(nèi)部的平穩(wěn)，有效避免坍塌、漏失等現(xiàn)象的發(fā)生，確保鉆井過程中的人員安全問題，讓開采作業(yè)能高效、平穩(wěn)的展開。由此可見，破裂壓力與坍塌壓力是煤層氣鉆井過程中不可忽視的因素。

2.2 增產(chǎn)過程因素

煤巖儲層滲透率與油氣層滲透率相比存在較大的差異，煤巖儲層滲透率相對較低，需要通過裂開的方式來提高煤層氣的開采量，也就是用人為方式制造裂縫來提升煤層氣的滲透率編輯滲透面積，以便于工作人員的開采。人造裂縫的形成，能較好的開采存在于裂縫中的甲烷氣體，做到較大程度上的流通渠道掌控，且不會對地下礦產(chǎn)層造成傷害，有利于煤層氣源源不斷的開采。

2.3 煤層巖石的研磨性

煤層巖石的性質(zhì)與特點也在一定程度上影響著煤層氣儲層的穩(wěn)定，尤其是煤層巖石大多具有研磨性，間接影響著鉆井過程的中的工作效率。通過深入研究煤層巖石的特性，可以找出應對方案，例如可以采用合理的破巖工具，從而提升破巖工作的進度，節(jié)省時間，做到了鉆井工作效率的提升。由于開采環(huán)境的不同，地下礦區(qū)的儲層環(huán)境也不盡相同，為了減少對鉆頭的磨損，可以提前對當?shù)氐膬訋r石做好研究工作，針對研磨性的不同采用不同的鉆井工具，提升煤層氣的開采效率。

3? 煤層氣鉆井過程中的儲層傷害問題

在鉆井作業(yè)中，不同的操作會對儲層造成不同的傷害，程度有大有小，對整體開采產(chǎn)量與質(zhì)量都會產(chǎn)生影響，一般分為以下幾類：

3.1 鉆井工作對儲層的傷害

第一，鉆進過程中鉆井液會對煤儲層造成一定傷害。一方面是由于不合理運行造成的傷害，不僅影響了整體的開采質(zhì)量，在開采完成后，鉆井液還會同煤儲層礦物質(zhì)產(chǎn)生嚴重不相容的問題，不僅會造成礦物質(zhì)的化學改變，還會降低煤層氣的滲透性，對日后的繼續(xù)開采工作造成阻礙。另一方面，由于粒子的遷移與粘土膨脹造成今后煤層氣開采困難，再加上鉆井液的誤入，會導致煤儲層空隙減小，不利于煤層氣的滲透。除了以上兩方面因素，高分子聚合物的出現(xiàn)也會對煤儲層造成一定影響，需要開采工作人員格外注意。

第二，壓力參數(shù)對出煤層造成的傷害。這種壓力主要來源于鉆井壓力，由于煤儲層對于外部壓力較為敏感，所以當周圍壓力增強時，煤層就會相應的減少滲透性，壓力減少時，滲透性不能及時恢復之前狀態(tài)，從而造成整體狀況出現(xiàn)偏差，失去平衡狀態(tài)，造成煤儲層滲透效果大大降低。需要注意的是，煤儲層的實際力學參數(shù)體系與常規(guī)化儲層結(jié)構(gòu)兩者存在著差異性，開采工作人員應做到儲層數(shù)據(jù)的實際考察并記錄，以免影響整體開采工作的進行，避免對巖儲層造成過多傷害。

3.2 增產(chǎn)導致的煤儲層傷害

煤巖層儲層本身滲透率受限，且儲層特性較為特殊，因此在開采工作中，做好開裂工作是提高產(chǎn)量的有效措施。在開采過程中，會有部分人對正確開采程序不夠重視，人為的改變裂縫面積及滲透方式，嚴重改變了儲煤層的結(jié)構(gòu)，導致日后開采的困難系數(shù)提升。

首先，壓裂液和地層水的不兼容現(xiàn)象，會加劇煤儲層的開采困難度，造成不可忽視的影響。其次，壓裂液中的添加劑也會對整體工作產(chǎn)生影響。最后，煤巖層粘土物質(zhì)與壓裂液的不匹配現(xiàn)象，造成煤層氣滲透的降低，嚴重制約阻礙了煤儲層的運行效率。

4? 煤層氣鉆井過程中的保護策略

4.1 煤儲層鉆井工藝保護

在煤層氣的開采過程中，煤儲層鉆井工藝要首先得到重視及保護，這不僅關系到后邊開采效率，同時也是煤層氣開采質(zhì)量的關鍵所在。相關技術(shù)工作人員應遵循鉆井準則，充分考慮煤儲層條件，做到細心搜集煤儲層數(shù)據(jù)，綜合一切條件有效的開展后續(xù)工作，做到科學性與合理性，監(jiān)督維護工作流程，進一步保證地層壓力與液柱壓力的正常，為下一步工作打下良好基礎。在這些工作中，我們需要注意地層壓力液柱壓力對鉆井液的影響，壓力的同時增大會導致鉆井液侵入量的增多，從而致使煤儲層管理水平及施工水平下降，不利于后期的繼續(xù)開采工作。另一方面，還可能導致煤儲層裂縫出現(xiàn)水鎖問題，最終出現(xiàn)計劃與實際不相符的情況，這無疑給工作人員在現(xiàn)有的開采難度基礎上雪上加霜。為了規(guī)避這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，工作人員應嚴格按照施工步驟來開展工作，做到對煤儲層考察的詳盡，對遇到的困難用最合理有效的方法應對，在保證一切條件的可行性下，進一步落實鉆井工作。在整個工作開展過程中，監(jiān)督部門要發(fā)揮職能，積極跟進工程進度，保證各項工序的正確性，發(fā)揮自身效率最大化，確保在鉆井過程中不對煤儲層造成傷害，避免不必要的資源流失?，F(xiàn)階段的鉆井工藝由兩種體系構(gòu)成，一種為工藝流程體系，這種體系將煤儲層的保護和實際情況為側(cè)重點，通過匯總分析數(shù)據(jù)資料，對出現(xiàn)的相應問題做出相應分析，做到對癥下藥的效果，對化學添加劑及鉆屑造成的煤層氣阻礙現(xiàn)象采取有效措施，做到有效控制。也可以這樣說，用相對應的物質(zhì)去解決類似的膨脹問題，便于降低煤儲層的滲透率，最大程度上保證資源的吸收，提升鉆井作業(yè)效率。這種方式，還能有效的控制煤儲層的空隙，能將實際情況控制在參數(shù)要求之內(nèi)，從而更有利于鉆井作業(yè)的順利開展。此期間，還需要工作技術(shù)人員注意的是，氣體鉆井工藝流程體系對于操作環(huán)境有一定要求，一般會用在高水敏巖儲層結(jié)構(gòu)或是低滲透環(huán)境，在這些環(huán)境中，鉆井工藝能發(fā)揮更大價值，有效提升整體作業(yè)水準及效率。第二種鉆井工藝體系為屏蔽暫堵技術(shù)體系，這方面體系能較好的提升管理效率，對管理系統(tǒng)的完善起到不錯效果。這種體系是將煤儲層內(nèi)的壓力整合起來，將作業(yè)內(nèi)部環(huán)境打造成適合施工的環(huán)境，不僅利于工作人員的管理，也能有效把握工作節(jié)奏，對本身復雜的地理環(huán)境來說，起到推動開采工作的作用。通過對開采人員的管理，各個施工細節(jié)都能落實到位，各個機械設施都能做到滿足工作參數(shù)，確保煤層氣更好的流入管道。另外，構(gòu)建暫堵體系后，也能一定程度上做到纖維與分散顆粒的整合，確保了施工內(nèi)部的環(huán)境穩(wěn)定，推動了鉆井作業(yè)的更好施工，為更合理的開展后續(xù)工作奠定了扎實基礎。

4.2 儲層鉆井液的保護

儲層鉆井液是鉆井過程中的重要所在，是需要得到保護的。由于地區(qū)的不同和環(huán)境的不同，鉆井液的應用也存在大大小小的差異，需要鉆井液與處理劑做好調(diào)配，才能更好的應對惡劣作業(yè)環(huán)境，從而減輕鉆井過程中對儲層的傷害。除了考慮到鉆井液應用的特殊性，還應考慮到應力的敏感性，做到巧妙應對，避免其對儲層的不良影響。工作人員應合理科學的選擇表面活性劑，避免同其他操作產(chǎn)生化學反應，避免工作中失誤的出現(xiàn)，保證整體工作高效的進行。在鉆井液的多樣化下，工作人員應結(jié)合當?shù)貙嶋H情況選取最適合的鉆井液，并相應的做好鉆井液的保護。

4.3 儲層壓力增產(chǎn)的保護

在整個工作進展中，工作人員應做好自身的本職工作，監(jiān)督部門也要起到相應的協(xié)助效果，還要將煤巖層隔離發(fā)育情況做到很好的匯總，做好應力敏感效果的最佳化，保證整體運行環(huán)境的平穩(wěn)性。另外，還需要參考考察中所得數(shù)據(jù)，進一步提高壓裂液的應用水準，發(fā)揮作用最大化，整體提升開采作業(yè)的技術(shù)水平。除此之外，還要將所有措施做到與規(guī)范相結(jié)合，最大化的保護鉆井壓力有序的進行，做到管理的有效性和技術(shù)的應用性，實現(xiàn)社會效益與資源應用的雙重目的。

5? 結(jié)束語

綜上所述，在煤層氣鉆井過程中仍會出現(xiàn)不同程度的傷害，工作人員應做好各項防范措施，積極應對各類難題，去盡可能的避免對儲層的傷害，做好儲層的保護工作，選擇合理的鉆井液，掌控好鉆井的壓力，做好壓裂過程中對儲層的防護措施，提升煤層氣的采集率，不浪費一絲一毫的珍貴資源。對不合理鉆井方法做到及時取締，降低鉆井作業(yè)中對儲層的入侵傷害。在當前鉆井技術(shù)下，還要積極探索新工藝、新技術(shù)及新方法，為社會更快、更好發(fā)展做出突出貢獻。

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