煤層氣高效開(kāi)發(fā)鉆完井工藝技術(shù)探討

張新宇 王天堯

摘要：對(duì)煤層氣進(jìn)行高效開(kāi)發(fā)，需要結(jié)合地層特點(diǎn)，對(duì)鉆完井工藝技術(shù)進(jìn)行探討，根據(jù)不同的煤層氣，利用不同的工藝技術(shù)對(duì)煤層氣進(jìn)行高效開(kāi)發(fā)。在儲(chǔ)層改造方面，主要以水力壓裂改造為主，鉆井類型以定向井井型為主;利用空氣旋沖鉆井工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)煤層氣的鉆井工藝改造，通過(guò)對(duì)煤層氣高效開(kāi)發(fā)完井工藝技術(shù)分析，得出了相關(guān)的改進(jìn)建議，能夠提高煤層氣的開(kāi)發(fā)效率。

關(guān)鍵詞：煤層氣;鉆完井工藝;技術(shù)探討

對(duì)煤層氣勘探階段需要確保完全準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，在進(jìn)入開(kāi)發(fā)以后的主要目標(biāo)是提高產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)高效開(kāi)發(fā)。由于很多煤層氣的單井產(chǎn)量偏低，而且鉆井效率不高，因此需要針對(duì)地層特點(diǎn)，選擇合適的鉆完井工藝技術(shù)才有利于提高單井產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)煤層氣的高效開(kāi)發(fā)。在選擇鉆完井技術(shù)工藝時(shí)，需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題就是儲(chǔ)層是否需要改造。儲(chǔ)層利用哪種方式進(jìn)行改造取決于儲(chǔ)層的特性，因此探討煤層氣的鉆完井工藝技術(shù)，需要研究?jī)?chǔ)層的特性和改造工藝中所出現(xiàn)的問(wèn)題。

1儲(chǔ)層改造工藝探討

1.1儲(chǔ)層是否需要改造

儲(chǔ)層是否需要改造取決于儲(chǔ)層中的滲透率，根據(jù)大量實(shí)踐表明，滲透率在至最合適煤層氣開(kāi)采，適合儲(chǔ)層改造的滲透率范圍在至，如果滲透率小于就需要進(jìn)行水利壓裂改造，才能出現(xiàn)較好的產(chǎn)量。因此需要根據(jù)儲(chǔ)層的滲透率來(lái)決定儲(chǔ)層是否需要改造。

1.2儲(chǔ)層改造工藝

煤層氣儲(chǔ)層進(jìn)行改造的工藝主要有兩種：第一種為水力壓裂改造;第二種為空氣動(dòng)力造穴改造。煤層氣進(jìn)行水力壓裂改造與常規(guī)的油氣田改造基本相同，空氣動(dòng)力造穴主要的原理是將高壓氣體注入井內(nèi)，在瞬間釋放壓力的作用下時(shí)，煤層氣儲(chǔ)層產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而改善煤層氣儲(chǔ)層的滲透率。空氣動(dòng)力造穴完井沒(méi)有得到廣泛推廣的原因主要有以下幾方面：第一，對(duì)于造穴的時(shí)間難以預(yù)測(cè)，就會(huì)造成成本難預(yù)測(cè)的情況。第二，該技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層滲透率的改善效果不是特別明顯;第三，需要特殊的鉆井工具及設(shè)備。第四，非常容易對(duì)環(huán)境造成污染。第五，由于在進(jìn)行造穴過(guò)程中瓦斯、氧氣濃度和明火這三項(xiàng)的控制力不高，很有可能形成瓦斯爆炸的事故。

2鉆完井工藝技術(shù)探討

2.1鉆井井型

煤層氣井井型主要可分為三大類：直井井型;定向井井型;水平井井型。其中水平井井型主要包括U型井、V型井以及多分支水平井。目前我國(guó)對(duì)于直井井型和定向井井型的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，由于水平井井型需要與直井進(jìn)行相連才能實(shí)現(xiàn)開(kāi)采的效果，由于這種特殊性的存在，給水平井壓力造成了一定的困難。因此水平井井型并不適合所有煤層。對(duì)于煤層相對(duì)穩(wěn)定，滲透性較好的儲(chǔ)層，可以使用水平井開(kāi)發(fā)。對(duì)于煤層不穩(wěn)定、低滲透率、不具備天然裂縫的煤層適合進(jìn)行水平井壓裂，所以對(duì)于水平井的利用還需要進(jìn)一步的探究。

2.2完井方式

目前煤氣層的完井方式主要分為兩大類：儲(chǔ)層下套管固井完井和儲(chǔ)層不固井完井，其中儲(chǔ)層不固井完井主要包括裸眼完井、洞穴完井以及篩管完井等，需要根據(jù)儲(chǔ)層特性和儲(chǔ)層改造的要求，來(lái)確定選擇哪種方式進(jìn)行完井，通常情況下，下套管固井完井主要適用于經(jīng)過(guò)壓裂改造的儲(chǔ)層。裸眼完井和洞穴完井主要適合于不易垮塌和不需要改造的儲(chǔ)層，篩管完井主要適用于易垮塌和不需要改造的儲(chǔ)層。

2.3井身結(jié)構(gòu)

煤層氣開(kāi)采主要的原理是進(jìn)行排水采氣，從煤中解析出來(lái)以后會(huì)隨著地層水一起流入井筒，其中一部分氣體經(jīng)過(guò)排水管柱隨著地層水排出井內(nèi)，剩下的氣體會(huì)從水中分離出來(lái)，進(jìn)入到排水管柱與套管之間所形成的環(huán)空之中，成為所需要開(kāi)采的煤層氣。由此可以得知，當(dāng)排水管柱與套管之間所形成的環(huán)空之中存在的地層水含量越多，煤層氣的產(chǎn)量就會(huì)越高。由于近井要保持穩(wěn)定的解析壓力和保持穩(wěn)定的液柱高度，因此形成的橫截面積大小會(huì)決定環(huán)空中存在地層水含量的多少。所以在其他條件保持不變的情況下，完井套管尺寸的大小會(huì)影響煤層氣的產(chǎn)量。

2.4儲(chǔ)層保護(hù)

當(dāng)煤層被鉆開(kāi)以后，煤層中的原有平衡狀態(tài)就會(huì)被破壞，鉆井液會(huì)和儲(chǔ)層中的液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致儲(chǔ)層中的滲透率受到傷害，這種傷害會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層中滲透率降低，進(jìn)而影響煤層氣的采收率。對(duì)于儲(chǔ)層保護(hù)可以采用欠平衡鉆井或者清水鉆井等方法。欠平衡鉆井可以防止其他顆粒物進(jìn)入煤層，而清水鉆井的方法不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，對(duì)儲(chǔ)層的滲透率不會(huì)產(chǎn)生影響。

2.5鉆井方式

煤層氣的主要鉆井方式為兩種：常規(guī)鉆井方式和空氣旋沖鉆井方式。通過(guò)大量實(shí)踐可以證明，空氣旋沖鉆井方式的鉆井速度要比常規(guī)鉆井速度快。并且空氣旋沖鉆井有利于對(duì)易漏井段的施工。在選擇鉆井方式的過(guò)程中，需要考慮煤層的實(shí)際情況，才能提高煤層氣的開(kāi)采量。

2.6設(shè)備配套

由于煤層氣開(kāi)采成本比較低，需要配備的設(shè)備不用太過(guò)精良，但是也不能過(guò)于簡(jiǎn)化。如果配備精良的設(shè)備，就會(huì)造成運(yùn)行成本過(guò)高的情況出現(xiàn)，裝備過(guò)于簡(jiǎn)陋，就會(huì)造成開(kāi)采速度較慢的情況。因此需要根據(jù)煤層的情況來(lái)選擇合適的設(shè)備，這樣不僅能夠降低企業(yè)的開(kāi)采成本，還能夠提高煤層的鉆井速度。

2.7水平井應(yīng)用

隨著水平井分段壓裂技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)低滲透儲(chǔ)層的開(kāi)采創(chuàng)造了條件。煤層氣水平井分段壓裂技術(shù)已經(jīng)取得了重要的發(fā)展。利用多分支水平井技術(shù)可以改善煤層中的原始應(yīng)力分布和結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對(duì)提高儲(chǔ)層中的滲透性有非常好的效果，能夠增加煤層的裸露面積，為煤層中流體提供了泄流面積，但是在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中需要對(duì)分支的角度、密度和長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化，才能夠在最大限度上提高煤層的開(kāi)采量，以便提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3結(jié)束語(yǔ)

煤層氣開(kāi)采是一個(gè)十分繁瑣的工程，煤層氣開(kāi)采的主要目的就是將煤層氣從煤層中抽出回收利用的過(guò)程，在進(jìn)行煤層氣開(kāi)采的過(guò)程中涉及到的技術(shù)領(lǐng)域比較多，而且還涉及到集輸儲(chǔ)運(yùn)以及綜合利用等方面的技術(shù)，通過(guò)對(duì)煤層氣開(kāi)采中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，得出相應(yīng)的開(kāi)采技術(shù)，對(duì)提高煤層氣開(kāi)采非常有幫助。

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