煤层气钻井中煤储层的保护措施

煤层作为煤层气的生成层和储集层,在储层特征和储存方式等方面与常规油气储层具有不同的特点,决定了煤层气钻井、完井、储层保护及压裂等技术的特殊性。在钻井中,选用欠平衡钻井技术、空气潜孔锤钻井技术;使用低密度、低粘度、低失水量、中性pH值及低（无）固相含量的钻井液;采用低密度、低上返的固井技术。这不仅对煤储层具有一定的适应性,也保护了煤储层的渗透性。     

煤中不同尺度裂隙钻井液污染程度定量评价

煤层气钻井时,钻井液会对煤层孔-裂隙造成污染堵塞。为了查明钻井液对煤中不同尺度孔-裂隙的污染程度差异及不同尺度孔-裂隙对渗透率的贡献率,以晋城矿区长平矿井的煤为研究对象,应用扫描电镜（SEM）与Image Pro Plus（IPP）图像处理技术,定量表征煤中不同尺度裂隙污染前后的平均长度、平均宽度、总面积、总周长等参数;基于分形理论构建了污染前后不同尺度孔裂隙的渗透率数学模型,定量评价了污染前后渗透率变化,并与实验测试的渗透率结果进行对比,验证计算方法的可行性。结果表明：污染后不同尺度裂隙的平均长度和平均宽度均有所减小。减少程度从大到小依次为：毫米级 > 纳米级 > 微米级。不同尺度裂隙被污染程度不同,从大到小依次为：毫米级 > 微米级 > 纳米级;不同尺度裂隙对渗透率的贡献不同,一般情况下,毫米级裂隙是压裂液优先渗流通道,对渗透率的贡献最大,所占比例为46%~72%;微米级次之,所占比例为27%~53%;纳米级的贡献微乎其微,一般不超过2%。当煤中毫米级和微米级裂隙较多,且弯曲度、宽度非均质性较强时,可能存在大尺度向小尺度转化、小尺度裂隙增加现象。不同注入条件（如注入压力、注入时间）及钻井液类型对煤中不同尺度裂隙污染程度需要进一步深入研究。     

煤层气井钻井液特点的探讨

煤层气参数井一般要求采用清水钻取煤心，生产井则主要采用无粘土钻井液、优质钻井液或清水施工。应用清水或无粘土钻井液钻井时，孔内产生的岩屑或岩粉进入煤储层后，会堵塞煤层裂隙或孔隙，降低煤层气产能。而应用优质钻井液钻进时，由于泥皮的过滤作用，能更好地保护煤层不受伤害，同时能降低钻井施工风险，确保井内安全。     

煤层气井排采历史地质分析

根据晋城、潞安、焦作、铁法4个矿区25口煤层气生产试验井的排采资料,从煤储层渗透性和含气饱和度、生产压降条件、地下水系统、储层能量系统等方面综合分析研究,将排采曲线归纳为4种具有代表性的类型。认为煤储层渗透率0．5mD以上、临储压力比0．6以上以及含气饱和度80％以上,是获得高产煤层气井的必要储层条件。同时,煤储层和围岩的不同组合。将直接影响煤层气井的生产状况。     

湘中下石炭统测水组煤层气储层特性研究

从煤岩煤质、含气性、吸附特征、裂隙发育及渗透性等方面对湘中下石炭统测水组煤层气储层(煤储层)特性进行论述。研究表明煤储层为明显的富镜质组煤,随温度、压力的增加吸附量增大。区内煤层最大含气量为41.91m3/t,以新化芦毛江至金竹山一带为中心,包括芦毛江、冷水江、渣渡、金竹山等矿区,高富集区基本呈东西向展布。但受煤阶的影响,煤层内生裂隙发育程度明显低于龙潭组煤层,同时由于煤层煤体结构连通性差以及多起构造运动形成细小的煤粉常充填于构造裂隙中,降低了煤层的渗透性。针对上述煤储层特点,指出加强对具有上封下开裂隙系统以及原生结构煤和碎裂煤整层发育地区的煤层气勘探尤为重要。     

煤层气钻井过程中钻井液对煤岩储层损害评价

针对煤层气钻井过程中钻井液的侵入可能给煤岩储层造成的损害,选用宁武盆地9号煤和现场用钻井液为研究对象,开展了煤样钻井液动–静态损害评价、毛细管自吸、应力敏感性评价等实验。钻井液动–静态损害评价表明,钻井液滤液损害是造成煤层渗透率下降的主要原因;与地层水相比,煤样对钻井液的自吸能力强且吸附滞留严重,导致液相返排率偏低;钻井液作用后弱化煤样力学性质强化了煤样应力敏感性。结合水敏、碱敏、润湿性评价和扫描电镜分析结果,指出钻井液作用后煤岩裂隙堵塞、润湿性差异和钻井液吸附是钻井液造成煤层损害的主要因素。     

水基无粘土低固相钻井液在镇泾工区的应用

根据镇泾油田勘探开发一体化、低成本开发战略要求,在设计范围之内尽可能采用新工艺、新技术,以缩短钻井周期,提高作业效率,缩短钻井液对储层浸泡时间,减轻钻井液对储层伤害。在确保安全生产、施工质量的前提下,大胆应用水基无粘土低固相钻井液体系,并采取相关的防范措施,经实践证明能有效地控制井下复杂情况的发生,达到了提高钻井速度、降低钻井成本的目的。     

晋城矿区(中区)煤储层渗透率影响因素及变化规律研究

在晋城矿区通过对采用注入/压降试井法获得的近40组煤储层参数进行渗透性与地质因素的相关性分析,进而探讨各相关因素对储层渗透率的影响规律,以此预测煤储层渗透率分布。结果表明,影响煤储层渗透率的关键因素是割理和宏观裂隙,现代地应力通过对割理和裂隙系统张开度的控制,间接地影响储层渗透率;储层压力、现代地应力和有效地应力是次要因素,渗透率与煤层厚度无关。晋城矿区中区3#煤层渗透率呈现出"南高北低、东高西低"以及"翼部高、轴部低"的特点,町店-大宁-潘庄围限的三角地带是煤储层渗透率较高的地区。     

云南老厂矿区煤层气储层地质条件及其资源潜力

云南老厂矿区煤层气资源丰富,是近年来我国煤层气资源勘探开发的热点区域。针对煤层厚度、储层物性、含气量等储层基本参数特征进行分析,对区域煤层气资源潜力进行评价。结果表明:云南老厂矿区煤层厚度较大、层数较多,煤层顶底板以泥岩、粉砂岩为主,生储盖配置较好;目标煤层孔隙度相对较高,裂隙较为发育,可为煤层气的富集和产出提供良好的条件;主要煤层压力整体上属于常压储层,煤层解吸速率较高;同时煤储层大多处于欠饱和状态,开发过程中需要较长时间的排水降压;老厂矿区雨汪区块埋藏深度小于1 000 m的煤层气资源量为270.93亿m³,资源丰度为3.20亿m³/km²。总体而言,研究区煤层气勘探开发条件较好,具有较大的勘探开发的资源潜力。     

沁水盆地南部煤层气井增产的储层生产控制探讨

以沁水盆地南部区块煤层气生产井的工程、测试、监测数据为依据,对影响煤层气井产能的储层生产控制因素进行了分析,探讨了优化储层生产控制、提高煤层气井产能的工程措施,重点研究了水力压裂工艺施工参数与煤层气井产能的关系,提出了有利于提高煤层气井产能的水力压裂工艺施工参数。结果表明：合理控制钻井液的密度与粘度,可提高煤层气井的产能;煤层气井的产能与固井工艺中的水泥浆密度与用量呈现负相关关系;水力压裂采用变砂比、控制压裂液、变排量等施工工艺和优化的工艺参数值可有效提高煤层气井气产量。     

白杨河矿区煤层气丛式井钻井难点及对策研究

新疆阜康市白杨河矿区煤层气开发利用先导性示范工程是新疆第一个煤层气示范工程项目。白杨河矿区总体构造为向南倾斜的单斜构造,地层倾角大,煤层多且间距大。该示范工程开发方案主要井型为丛式井。经过多年钻井实践,丛式井钻井技术在鄂尔多斯盆地东缘煤层气区块已经非常成熟,初步形成了一套适合该地区煤层气开发的丛式井钻井技术。由于白杨河矿区地质条件与鄂尔多斯盆地东缘各区块相比差异大,特别是存在地层倾角大、煤层多且间距大等地质特点,因此不能完全照搬原有的丛式井钻井技术。本文依据白杨河矿区地质资料,分析了白杨河矿区煤层气丛式井钻井难点,对解决该区块钻井难点的技术对策和攻关思路进行了总结与阐述,初步形成了一套适合白杨河矿区大倾角厚煤层的丛式井钻井技术。     

定向钻井技术在阜康煤层气示范工程中的应用

新疆阜康白杨河矿区煤层气开发利用先导性示范工程是新疆第一个煤层气开发利用示范工程。新疆阜康白杨河矿区地形复杂,多为山地丘陵,地层具有“高倾角、多煤层、大厚度”的地质特点,示范工程部署的井型大部分为丛式井,因此定向钻井技术得到广泛应用。本文主要从示范工程现有井排采情况,分析了井身质量对管杆偏磨的影响,并从钻具组合和定向工艺优化等几个方面对本地区定向钻井技术进行了研究,同时对该技术在本区块应用过程中出现的一些问题进行了探讨,为今后该区块定向钻井技术的推广应用奠定了技术基础。     

定向钻进技术在煤层气勘探中的应用

为有效开采煤层气，应用定向钻进技术施工煤层气定向井。根据定向井的不同施工阶段（直井、造斜、增斜、稳斜），以及所钻遇地层、井深、位移等不同情况，进行钻具合理组合及施工参数选择，并依照技术要求，采取相应技术措施。在钻进过程工中，使用闸带控制及高压喷射钻进，以提高钻进设率。     

中国煤层气储层伤害分析及钻井液储层保护研究现状

因煤层气储层具有低孔、低渗、裂缝发育但分布不均的特殊性,在煤层气开发过程中储层极易受到不可逆转的伤害。煤层气储层伤害会导致煤层气产气量下降,增加开发成本,延缓工程进程,最终制约煤层气开发效果。为降低煤层气储层伤害发生的可能性,概括了钻井过程中煤层气储层伤害机理,介绍了国内主要煤层气钻井液技术的发展历程,煤层气钻井液储层保护的方法及进展,国内近年来优选的无伤害钻井液体系及国内储层保护钻井液的发展方向,为未来煤层气储层保护提出新思路。     

有限元法确定煤层气井钻井液密度窗口模型应用

随着国内市场对天然气需求量的迅速增长,如何成功开发宁武盆地储量丰富的煤层气资源已成为目前非常规气藏开发的一个重要课题。结合宁武盆地地应力状态、地层孔隙压力、地层强度参数、井斜角和方位角等参数,科学确定适合煤层气井钻进的钻井液密度窗口,成为宁武盆地煤层气项目能够高效、安全实现产业化发展的关键因素之一。通过ANSYS软件对宁武盆地9号煤层建立有限元模型,分别分析了不同地应力方向时不同井斜角钻井液密度对井眼扩大率的影响规律,针对不同方位和井斜得出了适用的钻井液密度窗口,对于下一步宁武盆地煤层气井产业化开发中有效控制煤层坍塌,降低复杂情况,提高钻井效率及提高煤层气开发综合效益提供了技术支撑。     

渤钻低密度固井水泥浆降低煤层气储层伤害的实验

针对煤层气井传统的固井水泥密度较大,在固井过程中产生较大压差,影响半径较大,且滤液成分矿化度较高,持续对储层产生伤害的问题,通过对比渤海钻探所使用的低密度固井水泥浆(统称渤钻浆)和常规固井水泥浆的失水量、滤液性能和稠化时间,并通过分析其滤液成分、电导率、渗透率回复率和计算污染半径,评价了渤钻浆降低煤层气储层伤害的能力。结果表明:渤钻浆失水量比常规固井水泥浆小一半,并且滤液黏度高、矿化度低和电导率低,使渤钻浆污染的煤样渗透率降低为28.97%(常规水泥浆污染的煤样渗透率降低为65.87%),渗透率恢复率为89.81%(常规水泥浆渗透率恢复率为61.18%)。综合来看渤钻浆不仅密度低,形成压差小,保证煤层稳定,还减小污染半径,降低了对煤层气储层的伤害。     

煤矿井下碎软煤层泡沫钻进技术及应用

针对煤矿井下碎软煤层瓦斯抽采中风压空气钻进施工中排粉能力有限,易造成粉尘污染问题,提出采用煤矿井下泡沫灌注系统及宽翼螺旋钻杆进行高效泡沫钻进的技术方案。通过对钻孔环空间隙流场的数值模拟,研究宽翼螺旋钻杆结构对泡沫钻进高效排粉的影响,确定头数3、槽宽26 mm、螺距110 mm为宽翼螺旋钻杆的优化结构参数。在淮北某矿3204工作面碎软煤层中进行了深度达195 m的本煤层钻孔试验,结果表明,相对于中风压空气钻进工艺,钻进回转阻力降低了42%~48%,表现出高效的排粉效果,可提高煤矿井下碎软煤层钻孔深度和成孔率。该工艺可为类似煤矿井下深钻孔施工提供借鉴。     

韩城区块煤层气定向井钻井工艺研究

陕西省韩城市是陕西省主要的煤炭生产基地之一,煤层气资源丰富,含气饱和度较好,是理想的靶区。利用定向钻进技术开采煤层气具有开采成本低、煤层气产量高的优点。本文以韩城区块WL2-015向1井为例阐述了煤层气定向井钻井工艺,并总结了煤层气定向钻进的相关施工经验。