煤層氣井儲(chǔ)層保護(hù)鉆井工藝分析

張全盛，和喜軍

（河南省煤田地質(zhì)局四隊(duì)，鄭州450000）

1 引言

我國(guó)煤層氣資源相對(duì)豐富，是我國(guó)氣產(chǎn)量重要組成部分，現(xiàn)階段，經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)中對(duì)能源需求不斷增多，煤層氣鉆井工作量也在隨之增加，分析煤層氣儲(chǔ)層，雖然埋層相對(duì)較淺，但分析煤層自身特點(diǎn)，具有含水量高、易受污染及系統(tǒng)容易產(chǎn)生變化等特點(diǎn)，且我國(guó)煤層裂縫交錯(cuò)，鉆井難度也越來越大。因此，必須結(jié)合煤層自身特點(diǎn)，采取適合煤層特點(diǎn)且能保護(hù)周邊環(huán)境不受傷害的鉆井工藝，通過技術(shù)方法，確保后續(xù)開發(fā)工作順利進(jìn)行。常見的煤層氣井儲(chǔ)層保護(hù)鉆井工藝主要包括：低壓鉆井工藝、屏蔽暫堵鉆井工藝、邊噴邊鉆工藝等。

2 低壓鉆井工藝

低壓鉆井工藝是常見的液柱壓力低鉆井方法，數(shù)值與底層壓力相比或小或大，鉆井流體是水、油基鉆井液等。這種施工工藝主要優(yōu)勢(shì)如下：能確保煤層處于受壓狀態(tài)，一定程度上降低煤層敏感性，可以降低壓差，減少有害物質(zhì)浸入到鉆井液中，從而有效保護(hù)煤層，這種鉆井工藝技術(shù)主要有氣體霧化鉆井、泡沫鉆井、欠平衡鉆井【1】。

2.1 氣體霧化鉆井

地質(zhì)勘查工作中，一般在干旱嚴(yán)重地區(qū)，多使用氣體和霧化鉆井。在煤層保護(hù)工作中，氣體是一種常規(guī)流體，能防止鉆井液、化學(xué)添加劑、煤屑等堵塞裂縫系統(tǒng)，能避免煤吸收液體后出現(xiàn)膨脹問題，從而降低煤層孔隙度和滲透情況，減少對(duì)煤層傷害，一般多適用于滲透較低、高水敏煤層。但這種鉆井一般不能適應(yīng)于底層相對(duì)復(fù)雜地區(qū)，如底層出水、坍塌，則需要使用增壓機(jī)等機(jī)械設(shè)備，這種設(shè)備需要高、中壓力，多數(shù)情況下還需要進(jìn)口。同時(shí)，施工中容易出現(xiàn)井下著火或爆炸問題的發(fā)生，最終造成對(duì)井下鉆具的破壞，因此應(yīng)用范圍相對(duì)較小，不能適用于特殊底層鉆井施工，在井眼出水不能用空氣鉆井情況下，則可以使用霧化鉆井。根據(jù)調(diào)查顯示，為確保煤層不受傷害，國(guó)外很多都采用煤層甲烷垂直井，或采用空氣及霧化空氣鉆井，這種設(shè)備成本相對(duì)較高，在我國(guó)普及率相對(duì)較小。

2.2 泡沫鉆井

泡沫流體包括硬膠泡沫和穩(wěn)定泡沫。硬膠泡沫主要是空氣、黏土、穩(wěn)定劑等配成穩(wěn)定性能較好的分散體系，穩(wěn)定泡沫是指空氣、流體及穩(wěn)定劑等組成的分散體系。硬膠泡沫使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，攜帶煤屑能力相對(duì)較強(qiáng)，且具有成本較低的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)電解質(zhì)污染相對(duì)比較敏感。穩(wěn)定泡沫能應(yīng)用于不同污染物、地層水，因此應(yīng)用范圍相對(duì)廣泛【2】。

2.3 欠平衡鉆井

鉆井液液柱壓力與底層孔隙壓力相對(duì)較小時(shí)，鉆井工藝可以采用欠平衡鉆井，包括充氣鉆井、井液鉆井。充氣鉆井主要是以氣體為分散相、鉆井液為連續(xù)相，添加適量化學(xué)計(jì)量成為氣液混合穩(wěn)定系統(tǒng)。這2 種工藝使用主要是降低孔內(nèi)壓差，能有效減少對(duì)底層的傷害。在多年發(fā)展中，這種工藝技術(shù)應(yīng)用相對(duì)比較廣泛，且?guī)砹己玫慕?jīng)濟(jì)效益，在防止油氣藏傷害、保護(hù)產(chǎn)能方面發(fā)揮著重要作用。缺點(diǎn)主要是無法完全消除外來液相和固相對(duì)地層的傷害，容易出現(xiàn)漏失等問題【3】。

3 屏蔽暫堵鉆井工藝

工藝實(shí)踐中有因孔壁處高壓差存在，過平衡壓力容易導(dǎo)致鉆井液中固相和濾液進(jìn)入煤層，給地層帶來很大傷害，因此一般需要避免使用。但這種工藝施工相對(duì)比較方便，鉆井液選擇余地相對(duì)較大，具有很強(qiáng)適用性，因此常被采用，在遇到高壓地層和瓦斯相對(duì)突出層，一般使用過平衡鉆井工藝【4】。

過平衡工藝施工容易引起嚴(yán)重儲(chǔ)層傷害問題，因此，在實(shí)踐中需要科學(xué)合理地選擇鉆井液，才能確保濾餅質(zhì)量，并重視屏蔽暫堵工藝應(yīng)用。屏蔽暫堵工藝主要是利用暫堵劑，避免固相滲透到更深煤層中，在實(shí)際封堵層實(shí)踐中，需要架橋、填充、封堵。架橋是最為關(guān)鍵一個(gè)環(huán)節(jié)，需要在短時(shí)間內(nèi)形成，才能確保填充和封堵工作順利開展。研究顯示，鉆井液中，遇到一些顆粒通過架橋作用下，在巖石表面形成濾餅，并確保顆粒不會(huì)滲透到地層，因此，很多石油部門會(huì)據(jù)此來確定暫堵劑粒度。當(dāng)前，油氣田中常用顆粒狀和纖維狀屏蔽劑。對(duì)于裂縫型煤層，多采用纖維狀顆粒，在鉆井完成后，可以使用酸溶性暫堵劑等【5】。

4 邊鉆邊完井工藝

這種工藝技術(shù)主要是借助人為力量，引誘煤層坍塌或產(chǎn)生形變，從而提升煤層滲透性。這種鉆井方法是國(guó)外煤層開發(fā)工作中通過不斷總結(jié)和創(chuàng)新得出的工藝，遇到煤層或地層漏失嚴(yán)重、應(yīng)力敏感較強(qiáng)的地層堵塞時(shí)，能采用鉆井完井與礫石完井工藝結(jié)合方法，這種煤層連通性相對(duì)較好，不需要后期酸化壓裂，因此，在鉆井中可以人為地誘導(dǎo)煤層產(chǎn)生坍塌，再處理好坍塌物，最終形成一個(gè)大洞穴，在盆地等地段應(yīng)用較為普遍。

5 煤氣層儲(chǔ)層固井工藝探討

在煤氣層儲(chǔ)層固井操作過程中，需要對(duì)環(huán)空壓力加以控制，避免水泥漿過濾過程中出現(xiàn)一些細(xì)節(jié)性問題，導(dǎo)致性能與施工規(guī)范不相符，進(jìn)而影響施工質(zhì)量。因此，在實(shí)際工程施工中，必須要重視并做好水泥施工方案優(yōu)化，結(jié)合工程實(shí)際，制定切實(shí)可行的方案，從而減少對(duì)煤氣層儲(chǔ)層及固井的質(zhì)量損害。

1）要嚴(yán)格控制好水泥漿密度，選擇密度相對(duì)較低的水泥漿，從而減少高溫環(huán)境對(duì)儲(chǔ)層的不利影響，最終引起濾失量大量增加。在環(huán)空壓力控制工作中，要確保壓力與煤層孔隙壓力相接近，根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，環(huán)空壓力要比煤層滲透力低，但比井眼坍塌壓力較大。

2）要有效控制水泥漿濾失量，確保水泥漿穩(wěn)定性，這樣能避免煤儲(chǔ)層受到傷害。

3）要控制好水泥漿注入速度，一般采用低速均勻注入方式，能有效控制環(huán)空壓力【6】。

6 結(jié)語

綜上所述，經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，煤層氣井開發(fā)研究工作越來越重要，在實(shí)際煤層氣井儲(chǔ)層開發(fā)工作中，要重視做好鉆井施工工藝探討，避免帶來煤層氣井儲(chǔ)層損害，影響到后續(xù)開發(fā)工作。因此，要重視保護(hù)鉆井工藝選擇，根據(jù)底層和煤層的實(shí)際情況選擇合適的施工工藝技術(shù)，要減少對(duì)煤層的傷害，在鉆井方法中，可以選擇氣體鉆井、霧化鉆井、泡沫鉆井等鉆井方式，不同的施工工藝特點(diǎn)也不同，要結(jié)合實(shí)際情況認(rèn)真分析其優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的工藝，做好煤氣層井儲(chǔ)層保護(hù)工作。當(dāng)前，我國(guó)煤層開發(fā)現(xiàn)狀仍處于初級(jí)發(fā)展階段，要確保鉆井工藝的合理性，需要重視鉆井過程中煤層氣儲(chǔ)層保護(hù)，重視技術(shù)改進(jìn)，提升保護(hù)水平，為后期煤層開發(fā)工作開展奠定基礎(chǔ)。