应用新技术促进煤层气的开发

中国地面煤层气勘探开发技术经历了多年的探索和创新,从最早尝试垂直井套管射孔完井、清水加砂压裂、活性水加砂压裂、洞穴完井等煤层气开发技术,到目前应用空气钻井,N2泡沫压裂,清洁压裂液、胶(线性胶、交联胶等)加砂压裂,注入CO2提高煤层气单井产量和多分支水平井钻井技术提高煤层气井产量和采收率。实践证明,煤层气开发技术不能一概而论,在不同地质条件下采用适当的煤层气开发技术,对于提高煤层气的产量具有重要意义。     

欠平衡钻井技术在煤层气勘探开发中的应用

分析了当前国内外开发利用煤层气的现状；指出中国煤层气气藏具有低压低渗、难脱附、驱动力不足和构造煤发育等重要特殊性，这种特殊性使常规煤层气开发技术有很大的局限性；提出了适合低压低煤层气藏特点的开发技术系列，包括欠平衡钻井与洞穴完井技术和欠平衡钻多分支水平井与洞穴技术。     

水平井分段压裂技术在煤层气开发中的应用实践

为了满足煤层气地面快速、高效抽采的技术需求,水平井分段压裂技术逐步应用于煤层气开发工程实践中。通过对煤层气水平井分段压裂技术的适应性分析,并结合煤层气压裂大规模大排量的技术要求,针对不同地质条件和不同完井方式,提出了裸眼完井封隔器滑套分段压裂技术、非固井套管完井油管拖动油套同注水力喷射分段压裂技术和碎软低渗煤层顶板水平井可钻桥塞分段压裂技术,并进行了现场工程应用实践,取得了良好的产气效果,为同类条件下的煤层气水平井压裂增产改造提供了理论和实践依据。     

裸眼洞穴井在山西保德煤层气区块的实验和应用

裸眼洞穴完井是煤层气井所特有的完井方式,在一些区块的产气量是套管压裂完井产气量的数倍。裸眼洞穴完井的机理是在作业过程中产生了数条各向延伸的自支撑裂缝,实现井筒与储层有效地连通。根据保德地区的实际完井经验,对裸眼洞穴完井工艺进行实践总结,探索洞穴井在该地区的适用性,为下一步煤层气开发井型选择提供了依据。     

贵州对江南井田煤层气地质特征及高效开发技术

贵州对江南井田煤层气开发进展缓慢,通过前期勘探阶段实践,该区块存在的主要问题是钻井效率低、固井漏失严重、压裂改造周期长,单井产量低,客观评价井田煤层气地质特征及开发技术对后续煤层气的开发至关重要。通过对井田煤层厚度、煤体结构、储层压力、含气量、渗透性等方面进行了系统研究,结合井田以往钻井、压裂及排采实践,提出了井田煤层气开发以定向井为主,在M18煤层构造简单、煤体结构好、含气量高、煤层稳定且厚度大于3 m的区域,宜采用水平井的开发方式,在M25和M29煤,M78和M79煤构造简单、含气量高、煤层稳定且层间距小于5 m的区域,宜采用层间水平井的开发技术,漏失井段宜采用空气潜孔锤快速钻进技术,非漏失井段宜采用螺杆复合钻进技术,固井宜采用变密度水泥浆+无水氯化钙的固井方式,直井和定向井压裂宜采用复合桥塞层组多级压裂,水平井宜采用油管拖动水力喷砂射孔压裂技术,排采宜采用合层排采+分层控压技术,形成一套适宜于对江南井田地形地质条件下的煤层气开发技术,为今后研究区大规模煤层气商业开发提供参考。      

中国煤层气勘探开发技术研究进展

我国煤层气勘探开发工作走过了十多年的探索历程,大致可以分为三个阶段：技术引进阶段、勘探评价阶段、开发试验及探索研究阶段。目前,制约煤层气商业开发的瓶颈技术问题在于寻找煤层气富集高渗区、提高煤层气产能的开发工艺技术。本文将着重介绍我国在煤层气勘探开发技术方面的研究进展,主要包括煤层气资源评价和区块优选评价技术、钻井技术、完井工艺技术、压裂工艺技术、注CO2增产技术、煤层气地球物理探测技术、煤层气井抽放技术、煤层气生产和评价技术等等。同时,提出了今后我国煤层气勘探开发技术存在的问题和发展趋势。     

中国煤层气勘探开发技术

中国煤层气资源丰富，近１０年在煤层气勘探开发技术方面形成了包括煤层气钻井取心、试井、完井、强化压裂和排采系统配套的工程工艺技术。介绍了这套煤层气勘探开发工程工艺技术的基本内容、特点及应用情况。     

洞穴完井工艺在寿阳地区煤层气钻井中的应用

洞穴完井工艺包括钻井、完井、排水采气等工序,为提高煤层渗透率,最大限度的保证煤层气解析与运移,洞穴完井一般要求有效井径3-4m,及一定范围的破碎带。远东能源公司为开采寿阳地区15#煤层中的煤层气,部署了4口生产井．其井身设计为三开结构。钻井主要设备为T685WS顶驱车载钻机及多台不同型号的空压机,采用潜孔锤冲击钻进．以空气、空气泡沫为冲洗介质,钻进至15#目标煤层底板以下46m处完钻,然后利用可伸缩式扩孔器进行扩孔。在扩孔至距三开井底8～10m时．开始采用空气和清水憋压,通过瞬间释放压力,使煤层坍塌,如此反复,至造穴直径达到要求。由于严格按照技术标准及操作流程作业,采取的技术措施合理,4口井均已顺利投入生产,增产效果显著。可见该种洞穴完井技术的应用,不仅可以保护煤层原生结构及环境,并且还能减少煤层气射孔、压裂等环节的费用．对于煤层气井施工具有重要的经济意义。     

构造煤U型对接井水平段钻井技术

煤层气是一种非常规天然气资源,传统的煤层气开采方式为地面直井排水降压开采,但这种方式开采煤层气单井产量低、经济效益比较差。U型对接井是一种煤层气开采钻井技术,是由一口直井和一口水平井对接组成,水平井可以在煤层或煤层顶底板与直井连通,目前大多数水平井沿着煤层钻进。煤层气水平井是一种成本不是很高但增产效果非常好的技术,已经越来越多地应用于煤层气的开采。文中主要介绍U型对接井构造煤水平段钻井技术,此地煤层结构形成了局部的碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤等构造分层,煤层稳定性较差。在该地质条件下U型对接井钻完井取得成功,对进一步丰富煤层气开发技术和推动高、中、低煤阶煤层气的全面开发,具有非常重要的意义。     

页岩气开发新井型

中国缺水少地,人口众多,地形复杂,页岩气储层埋藏深、维度高、渗透率低、可改造性差。美国页岩气勘探开发常规技术---水平井加多段压裂在中国有一定的局限性,为此,提出了一种新的页岩气开发井型。它不同于传统的直井、斜井或水平井,由主井及其周围的辅助洞穴构成,其中主井用于生产排采,洞穴用于储层改造。主井完井方式为直井或斜井,辅助洞穴完井方式为分支定向井或丛式井或为两者的组合。储层改造采用低成本高效的聚能爆破等技术来代替高费用的水力压裂,采用多点建造洞穴代替多段压裂和同步压裂,以保持储层裂缝系统的连续性和有效性,进而扩大有效排采面积,降低井网密度。为模拟改造效果,在坚硬的混凝土路面进行了实验,结果表明,建造多个洞穴并震动,可以产生相互连通的裂隙,能够达到整体改善储层渗透性能的效果。     

“十三五”期间我国煤层气勘探开发进展及下一步勘探方向

基于我国煤层气勘探开发项目、煤层气田生产现状以及科研技术成果的调研资料,分析了煤层气田稳产、提产综合治理技术措施,深层煤层气取得勘探突破的地质条件和潜力,支撑上述两方面进展的煤层气水平井技术以及相配套的井网优化、排采技术。结果认为,我国煤层气田稳产、低产井提产综合治理最有效的技术措施有四类,包括增加新层、调整开发方案扩大产量规模、水平井嵌入加密井网、老井增产改造技术。提出了“煤层气水平井+技术体系”概念,即水平井钻完井+套管分段压裂+无杆泵排采技术组合体系,强调在井网优化部署、钻完井、压裂工艺和排采技术设备等各个环节的相互匹配。界定了深层煤层气涵义,深层煤储层一般存在游离气,临界深度受地层温度梯度和压力影响。指出深层煤层气、低阶煤煤层气是下一步煤层气勘探重点领域和方向。      

陕西黄陇煤田侏罗系煤层气开发关键技术

黄陵煤田侏罗纪煤层裂隙发育,渗透率高,煤层气开发的地质条件优越,即将成为我国煤层气开发一个重要的潜在接替领域,根据焦坪矿区和彬长矿区煤层气开发取得的成果,详细探讨了煤层气开发方式、井位部署、钻完井工艺、压裂工艺和排采工艺等关键技术,指出欠平衡钻进、基于储层保护的洞穴完井和分层控压联合排采将是该区煤层气开发技术发展的方向。     

中国煤层气资源潜力及增产措施

中国煤层气资源潜力巨大,以华北和西北聚煤大区为主要煤层气富集区。通过总结国内外煤层气开发经验,指出目前用于提高煤层气的主要增产技术,即丛式井与定向羽状水平井、水力压裂改造技术和注气驱替技术,这也是目前国内外煤层气开发单位集中力量重点研究的增产技术;最后对我国煤层气的勘探开发前景进行了展望。     

山西晋城地区煤层气钻井完井技术

通过对晋城地区所钻煤层气井的钻井完井技术总结, 提出了适合该地区煤层气开发的钻井技术、完井技术、煤层保护技术、绳索取心技术、固井技术等。      

煤层气储层伤害机理与水平井双层管柱筛管完井技术

煤储层具有高吸附性、低渗透性、易压缩与易破碎的特征,煤层气水平井钻完井过程中常常造成煤储层伤害,导致煤层渗透率和单井煤层气产量大幅度降低。通过实验分析,揭示水平井钻完井液中的固相颗粒、流体流动诱导产生的固相成分对煤储层微裂隙堵塞成因,阐明煤层气水平井钻完井中储层伤害的机理。在此基础上,提出水平井双层管柱筛管完井技术,分析其减轻煤储层伤害的机理,即通过冲管水力冲击作用消除水平井壁钻井液泥饼,清除井壁附近堵塞微裂隙煤粉,并在近井地带产生应力增渗作用。相对于煤层气常规的多分支水平井及分段压裂水平井,水平井双层管柱筛管完井的稳定日产气量、稳产周期均大幅提升。该技术在沁水盆地南部部分区域推广应用显示,3号煤层气井平均日产气量提升到20 000 m3,同时实现15号煤层气的开发突破,平均日产气量提升到10 000 m3以上。研究成果对于降低煤层气水平井钻完井过程中的储层伤害,提高煤层气井产量具有重要的理论和实践意义。      

我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展

回顾了我国煤炭企业组织实施和合作开展的煤矿区煤层气勘探开发进程。经过三十多年攻坚克难、不懈努力,我国煤矿区煤层气地面开发技术研究、工程试验和产业发展均取得了可喜的成绩,不仅在山西晋城矿区首次取得国内外无烟煤的煤层气开发成功,实现了煤层气规模化商业化生产,而且在安徽淮北矿区取得了碎软低渗煤层顶板水平井开发煤层气技术的重大突破,实现了碎软低渗煤层的煤层气水平井单井的高产稳产;煤矿区采动区煤层气井开发在安徽淮北、淮南,山西晋城等矿区实现了规模化工程应用。同时,梳理总结了依托“十一五”—“十三五”国家科技重大专项项目,在煤矿区煤层气地面开发理论及技术研究方面取得的主要成果及其应用效果,包括:煤层气井密闭取心技术与设备、碎软低渗煤层地面煤层气垂直井强化增产技术、碎软低渗煤层顶板和煤层水平井分段压裂开发技术、多煤层分层控压合层排采技术、低煤阶低气含量煤层地面煤层气开发技术、煤层气井极小半径多孔旋转射流侧钻水平井技术,以及煤矿采动区煤层气产量预测技术等。在此基础上,根据全国煤矿区煤炭开采发展趋势和需求,提出今后煤矿区煤层气研究应重点关注3个方向:穿浅部采空区/采动区的深部煤层气与煤炭资源协调开发、低...     

黔北矿区煤层顶板水平井钻井关键技术

煤层气顶板水平井是解决松软煤层煤层气开发的主要途径之一。针对贵州黔北矿区复杂的地质和储层条件,为解决煤层顶板水平井漏失、井眼轨迹控制和固完井困难等问题,开展并形成了以轨迹精细控制为核心,以防漏堵漏、偏心连通和固完井等技术配合的成套黔北矿区煤层顶板水平井钻井关键技术。结合现场钻井实践,成功解决了水平井钻井施工中诸多问题,钻井周期明显缩短,经济效益明显提高。研究成果为贵州煤层气钻井和开发提供了新途径,也为高瓦斯矿井地面治理开辟了新的方向,具有显著的应用和推广价值。      

定向羽状水平井在晋南沁水盆地煤层气开发应用中存在的问题

定向羽状水平井是指通过定向井、多分支水平井技术,由地面垂直向下钻至造斜点后以中、小曲率半径侧斜钻进目的煤层主水平井,再从主井两侧不同位置水平侧钻分支井,进而形成像羽毛状的多分支水平井。这一技术是一项复杂的系统工程,目前在中国煤层气领域还处在研究和试验阶段,尚未形成一系列成熟的工艺与技术。只有通过对国内现有的定向井、分支井、水平井钻井技术,井眼轨迹精确控制技术和煤储层保护技术进行整合,吸收国外的先进技术和管理经验,并进行实际工程研究和试验,将各种技术进行优化组合,逐步积累经验,不断地完善,最终才能形成一整套适…     

定向羽状水平井在晋南沁水盆地煤层气开发应用中存在的问题

定向羽状水平井是指通过定向井、多分支水平井技术,由地面垂直向下钻至造斜点后以中、小曲率半径侧斜钻进目的煤层主水平井,再从主井两侧不同位置水平侧钻分支井,进而形成像羽毛状的多分支水平井.这一技术是一项复杂的系统工程,目前在中国煤层气领域还处在研究和试验阶段,尚未形成一系列成熟的工艺与技术.     

定向羽状水平井在晋南沁水盆地煤层气开发应用中存在的问题

定向羽状水平井是指通过定向井、多分支水平井技术,由地面垂直向下钻至造斜点后以中、小曲率半径侧斜钻进目的煤层主水平井,再从主井两侧不同位置水平侧钻分支井,进而形成像羽毛状的多分支水平井.这一技术是一项复杂的系统工程,目前在中国煤层气领域还处在研究和试验阶段,尚未形成一系列成熟的工艺与技术.……