煤层甲烷气井中煤层的破坏及其后果

Coal Failure and Consequences for Coalbed Methane Wells

对典型的煤层甲烷气井从钻开井眼到生产过程中煤层的破坏及对煤层甲烷气行业的影响进行了综述。因为煤层易碎,会对煤层甲烷气井的钻井、完井和开采产生很大的影响,所产生的后果往往不容忽视。钻井过程中煤层的破坏例如,Arkoma盆地一般采用水平井完井,但水平井钻井经常受到井壁坍塌的影响,特别是采用欠平衡钻进或钻进压力衰竭煤层时。通过对比不同煤级和不同深度的煤层在钻井过程中的稳定性,说明了煤级和深度等参数在井壁稳定性中的相对重要程度。水力压裂过程中煤层的破坏在脆煤层中,裂缝周围孔隙压力增加会引起剪切破坏。对给定的原地应力和压裂压力,作出了剪切破坏可能性与煤级的关系图表。当煤剪切破坏后,储层中会采出煤粒,这与室内实验现象一致。煤粒的产生和运移会降低煤层渗透率和裂缝导流能力。但剪切破坏引起的剪膨也会使渗透率增加。生产过程中煤层的破坏煤层甲烷气井投产后,如果煤层非常脆,井底流压降低会导致煤层破坏(或水平裸眼井段坍塌)。借用先进的砂岩地层出砂预测技术,可以预测煤层破坏和煤粒采出的临界生产压差。可以根据煤级、生产压差、压力衰竭程度以及其他参数(如原地应力)等来表征煤岩破坏的可能性。评价煤层在钻井、压裂和开采过程中的破坏可能性与煤级和原地应力的关系,可以减少煤层破坏引起的不利后果。例如,通过降低煤层甲烷气井的生产压差可以防止或延缓脆煤的破坏,减轻微粒对地层和裂缝的堵塞、在井筒内的淤积,以及对泵或压缩机的损害。