多工艺空气钻进技术及其新进展

多工艺空气钻进技术具有很多优点,多年来除在水井、地热井广泛应用外,现煤矿瓦斯排放井、煤层气井、油气田井、太阳能井及各种大口径工程施工孔也已成为应用的热点。实践已充分证明,气动潜孔锤钻进技术,气举反循环钻进技术最受青睐。介绍了气动潜孔锤和气举反循环钻进技术的发展概况、工作原理、操作要点及应用的注意事项等。     

空气动力洗井技术在煤层气井中的应用与评价

煤层气地面开发过程中,由于排采不当,支撑剂、煤岩粉沉淀,造成井壁或压裂裂缝堵塞,直接影响煤层气的排采。对于这类煤层气井常需要对其进行清洗和疏通。通过对井筒周围裂缝的力学分析,给出了空气洗井系统参数设计的计算模型,并简要介绍了在煤层气井中的空气动力洗井的设备和工艺,以及对洗井效果参数的选择和计算。利用该技术在ZM-1井组中进行了实际应用,有效地解决了ZM-1井堵塞、产气量低等问题。这一空气动力反循环洗井技术的应用,对探索煤层气井的高产高效开发提供了新的途径。      

煤层气井空气造穴工艺的实践与认识

空气造穴完井是煤层气井所特有的一种行之有效的完井方式,目前在国内外一些地区已经得到有效应用,并取得一定效果,尤其是在美国的圣胡安盆地。但是这种技术也有其局限性,对地质和储层条件要求高,所以在采用该工艺时,不可完全照搬。我国的山西寿阳地区的煤层厚度较大,含气量较高,具有较好的渗透率,且完井深度较浅,使该工艺得以成功实施;而沈北地区虽然煤层较厚,但渗透率低,并受到煤层顶板油页岩物性的影响,空气造穴作业后的返出物体中有大量的顶板油页岩,说明该井的顶板坍塌很严重,这对完井后的排采工作带来极大的隐患和风险,因此,需考虑区内的特殊储层地质条件,对该项技术进行深入的研究,从而提出改进方法。     

黔西地区表层易漏地层钻井工程技术

黔西地区是煤层气和页岩气重要的勘探区,碳酸盐岩发育,表层很容易钻遇溶洞、裂缝,发生井漏、井垮等复杂问题,给钻井工程带来很大挑战。根据黔西地区的地质情况和钻井工程实践,结合周边相似地区的钻井工程经验,分析表层碳酸盐岩地层井漏主要为溶洞性漏失和裂缝性漏失,并伴有井垮风险。对易漏易垮的复杂情况,提出了煤层气井和页岩气井针对性的井身结构设计,以降低井漏风险;并总结形成了空气钻进、清水钻进、空气潜孔锤跟管钻进、气体反循环钻进等应对黔西地区表层易漏、垮塌复杂情况的钻井工艺技术体系。最后,介绍了黔水地1井导管段复杂情况的处理经验。本文可为黔西地区表层易漏地层的优快钻井提供技术思路和借鉴。     

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。     

宝峨RB50型车载钻机施工工艺探讨

RB50车载钻机是德国宝峨公司生产的全液压顶驱钻机,它具有扭矩大,可施工大口径水源井、瓦斯抽放井及煤层井的能力,同时具备绳索取心、空气潜孔锤和气举反循环钻井等功能。以该钻机的装备、性能及参数为基础,着重介绍了它在空气潜孔锤正循环钻井、泥浆常规钻井、两套空气压缩机并车的空气潜孔锤钻井和双壁管气举反循环钻井方面的施工工艺,并对各工艺中钻进参数及施工中的注意问题进行了必要的说明。提出了该钻机可在水平井施工和贯通式潜孔锤气举反循环钻井方面发展的思路。     

煤层气裸眼洞穴完井造成的应力集中带与煤粉产出的关系

通过对煤层气洞穴完井周围应力分布特征分析,基于弹性理论基础,建立了极限平衡方程,进而推出因造穴而产生的应力集中带峰值点至洞穴壁的距离R。从材料力学理论和施工作业统计观测实据出发,解释了煤层气洞穴井中应力集中带R值与煤粉产出量之间的关系:即同等地质环境下,煤层气开采地质参数若无大的差异时,则煤层气裸眼洞穴完井煤粉产出量的多少与应力集中峰值点距井壁值R的绝对值大小呈正相关关系。由此证实了"应力状态改变导致煤基质破裂是煤粉产生的可能原因",该认识对于煤层气工业生产具有一定的实际意义。      

空气动力造穴技术适用性分析

采用理论研究和现场实践相结合的方法,研究空气动力造穴在我国煤层气开发以及煤矿瓦斯抽采方面的适用性和应用效果。对空气动力造穴技术在圣胡安盆地、寿阳和沈北煤田以及两淮矿区的应用效果进行了深入的分析和研究,结果表明:以煤层气井增产为目的时,空气动力造穴技术在以生物成因为主、煤体结构好的煤田应用效果较好;以矿井瓦斯治理为目的时,空气动力造穴技术改进后可应用于煤体结构差、地应力高、瓦斯压力高的地区,依据地质条件作适当改进后将在煤矿瓦斯治理方面具有良好市场前景。     

局部扩径双翼扩孔钻头的研制

在研究应用于煤层气掏穴井的局部扩径扩孔钻头的基础上,成功研制PS-150/700D型局部扩径双翼扩孔钻头。介绍了新型扩孔钻头的结构、射流作用力计算、设计要点和主要技术参数。试验结果表明,该钻头结构合理,使用安全可靠,能满足煤层气掏穴井的施工需要。     

煤层气井短半径水平钻井技术研究

提出了针对我国低渗透煤储层进行改造的一种工艺即短半径水平钻井技术,对煤层气井跟进管、短半径、水力喷射、多方位水平钻井(造穴)技术给予了介绍。该项技术的研究与实施,将有利于实现煤储层煤层气的渗流—扩散—解吸,对提高煤层气井的单井产气量有较大的意义。     

煤层气扩穴钻头的研制与应用

介绍了一种煤层气钻井用的扩穴钻头的结构和工作原理,并详细介绍了分别使用压缩空气和清水做为钻井循环介质的情况下,在煤层气井钻井施工中使用煤层气扩穴钻头的工程实例。     

用空气造穴完井数据探讨煤储层压力

煤层气空气动力造穴完井技术在中国正处于探索和试验阶段,洞穴完井工艺可以获得丰富的煤储层数据。通过空气动力造穴完井观测数据,结合实际地质情况,将注气压力时间曲线分为两个阶段：注气压力小于储层压力时满足气体状态方程,注气压力大于储层压力时满足气体渗流方程,说明在注气初期井内压力与注气时间近似为直线关系,利用两直线的交点确定储层压力在理论上是合理的,并结合静态条件估算了储层压力。通过与注入压降试验结果对比,证明了计算结果的可信性。这一方法为综合评价储层条件和制定更合理的采排制度提供了有益的参考。     

河南省煤层气钻井技术发展历程及展望

河南省地勘队伍自2003年开展煤层气钻井施工以来,积极开展技术创新研究,先后研发了大直径绳索取心机具、射流式扩孔掏穴器等专用器具,率先开展了煤层气参数井、水平井、采动井、穿采空井等施工技术研究和实践,形成了涵盖各类煤层气井型的钻井施工技术体系,积累了丰富的实战经验,促进了我国煤层气产业的发展。本文在总结了河南地勘单位在煤层气钻井技术方面取得的成果的基础上,结合国内煤层气开发深度逐渐增加、采空区覆盖面积逐渐增大、构造煤煤层气未实现突破等行业发展需求,提出了开展高效煤层气水平井钻井技术、气动定向钻井技术及构造煤开发钻井关键技术等方面研究的建议。     

山东淄博煤矿大口径超深基岩排水孔钻井技术

由于第四系、二叠系、石炭系岩性复杂及缩径、坍塌、漏失等情况，山东淄博煤矿大口径超深定向排水孔成井难度大。该井采用了水泥注浆堵漏和水泥造壁稳定孔壁，应用“气举反循环＋垂钻”钻进工艺方法控制钻孔顶角，应用阶梯式组合牙轮钻头、水泥固井止水等技术方法，达到了设计要求。     

RC350型空气反循环钻机的研制与工艺试验

RC350型空气反循环钻机是一种全液压、长行程进给的动力头式钻机,能满足多种钻进工艺方法、适于多种钻进用途,尤其适合于西部大开发和缺水地区找矿。着重介绍了RC350型空气反循环钻机的结构特点、研制情况、主要参数、设备试验和工艺试验等情况。     

煤层气井造穴射流破岩试验研究

通过水射流造穴进行洞穴完井是煤层气井重要的完井方式。为了优选造穴射流工具的喷嘴,提高射流造穴直径和效率,通过制备相似煤岩试样,采用室内试验的方法,进行了连续射流和空化射流的破岩效果试验,并在现场造穴施工中进行了应用。结果表明：自由射流条件下,连续射流在喷距为200 mm时破岩效果最好,空化射流在喷距为300 mm时破岩效果最好。淹没射流条件下,连续射流未能冲蚀煤岩试样;空化射流的冲蚀直径则呈先增加后减小并趋于稳定的状态,在淹没深度为200 mm时冲蚀直径达到最大,冲蚀深度随着淹没深度的增加而增加,在淹没深度为300 mm以后,冲蚀深度趋于稳定缓慢减小。研究结果为造穴射流工具的喷嘴选型及结构优化设计提供了依据。     

川南筠连岩溶发育区块煤层气钻井施工工艺

川南筠连地区煤层气资源丰富,但该区块岩溶发育,地质条件复杂,在煤层气钻井施工过程中容易出现井漏、井斜、井塌、排渣困难等问题,造成钻井效率低下。针对此种情况,采用了空气潜孔锤和普通钻井液循环相结合的钻井工艺：一开采用空气潜孔锤钻进,至一开完钻后,下入表层套管固井,继续采用空气钻井至最大井深,然后换用常规钻井液钻井至完钻。钻探效果显示,该种工艺的钻进周期比常规的钻井方法缩短了4-10d,钻井效率较高,取得了良好的经济效益。     

水文水井钻探新技术综合应用开发前景

目前在水文水井钻进工艺方面采用的新技术有:空气潜孔冲击器钻进、牙轮钻头钻进、双壁管气举反循环钻进,新型水文钻探冲洗液等。一、空气潜孔冲击钻进技术空气潜孔冲击钻进从根本上解决了干旱缺水基岩     

煤层气掏穴井钻探施工技术

通过工程实例，介绍了煤层气掏穴井施工的目的、技术要求、设备机具、施工工艺，以及掏穴作业和技术措施。     

YKS—30型空气反循环砂钻的初步试验获得可喜进展

介绍了我国自己研制的空气反循环砂钻钻机的试验效果和特点,以及液压动力头、双壁钻杆、喷射装置、各种钻头和旋流器等关键技术环节。