螺杆钻定向钻探技术在煤层气钻井中的应用分析

随着我国经济的快速发展,能源需求越来越大,传统煤炭资源已经不能满足国家的发展需要。我国煤层气资源丰富,分布广泛,开采成本低,它是一种清洁高效的能源。与石油井和天然气井相比,煤层气井存在井壁坍塌、漏失和卡阻等问题。螺杆钻进法是一种新型钻孔技术,可用于煤层气开采。结合螺杆钻定向钻探技术的原理,以某煤矿一号井为例,分析该技术在煤层气钻井中的应用,然后评价技术应用效果,从而保障煤层气开采安全,更好地开发和利用煤层气资源。

我国煤层气开发钻井液技术应用现状与发展思路

煤储层钻井液技术需要关注的2个主要问题是安全钻井和储层保护。从我国煤储层的煤岩特性和孔渗结构特点出发,总结了我国煤层气开发钻井液技术现状和存在的不足,提出了适合我国煤储层特点的钻井液技术发展思路。

煤层气钻井工程中的关键技术与保护措施研究

为进一步提高煤层气钻井工程施工质量,文章以煤层气钻井工程中的重点技术问题进行讨论。对当前煤层气钻井技术进行分析后,论述了煤层气钻井技术中存在的问题,进而提出了煤层气钻井关键技术与保护措施。通过对钻井防斜关键技术、钻井液固相控制技术、煤层气钻进的技术、煤层气钻井下套管技术、煤层气井壁堵漏技术、煤层气井取芯技术、煤层气固井技术进行分析后,提出了煤层气保护措施。施工人员应在钻井施工阶段选择最优质的钻井液,通过对煤储层进行保护,有效提高煤储层的判断质量,降低因固相液相所造成的煤层损害, 减少煤层因井漏遭到污染。最后,文章结合煤层气钻井技术发展,提出了煤层气钻井技术的展望。

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。

沁水盆地煤层气提高钻井效率的技术措施

沁水盆地煤层气项目是全国已探明的大型整装煤层气田。由于煤层气低产出的特点,决定了煤层气施工将要围绕低成本、高效率运作方式进行钻井施工作业。对沁水盆地煤层气钻井的影响因素进行了分析,并结合工程实例论述了如何利用直螺杆与PDC钻头的复合钻进,钻铤与扶正器复合稳斜钻进等技术创新措施及煤层钻进时井内不垮塌和井斜不增加等技术手段,解决如何提高煤层气施工的钻井效率等问题,为今后在该地区的煤层气钻井施工提供有效的借鉴作用。

煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术研究

近年来,随着社会的不断进步和经济日新月异的发展,我国煤矿产业想要切实优化自身的经济利益,就必须要约束煤层气钻井过程,进一步减少对钻井过程中对储层造成的伤害,改善能源结构,从而更好地构建具有可行性可持续发展管理机制。简要分析了煤层气的形成原理和储层的基本特征,并重点论述煤层气钻井中储层伤害问题,最后并提出相应的保护技术。以期更好地为同行提供一定的参考。

煤层粒子冲击钻井技术的适用性分析及参数优化

为了更高效地开采煤层气，应用粒子冲击钻井技术提高煤层钻井的钻速，在分析了粒子冲击钻井技术在煤层钻井的适用性基础上，依据煤岩特性对粒子冲击钻井技术参数进行了优化，同时利用耦合光滑粒子流体动力学法（SPH）及有限元法（FEM）模拟研究了粒子冲击破碎煤岩的三维非线性冲击动力学问题，得出了粒子冲击参数随破岩深度的变化规律。结果表明：在考虑有利于粒子的返出情况下，优化了粒子钻进冲击参数，得出煤层钻井时粒子入射速度80～100m／s、粒子直径1．0～1．5mm和入射角度6°～12°为最佳取值，粒子冲击钻井技术在煤层气开采中具有高效实用性。

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。

煤层气钻井固相物污染特征及评价

钻井液配方和密度是储层污染和评价的关键参数。通过对寺河矿区煤层气井的开挖解剖,观测了煤储层中钻井固相残留物的污染特征,并建立了钻井液密度与固相侵入深度的关系。研究结果认为煤储层大裂隙系统,尤其是外生裂隙系统是钻井液固相运移通道和储存空间,煤层气井的钻井液污染范围达几米;钻井液密度越高,煤储层裂隙中泥饼厚度越大,滤液侵入深度相对减小。并以此为依据预测了新疆白杨河矿区煤层气钻井污染范围,新疆煤储层由于煤体结构破碎和采用顺煤层钻井工艺,钻井液滞留时间长,钻井固相物污染会相对严重。

煤层气钻井再添新技术

10月9日，河南省国土资源厅组织国内知名专家，对河南豫中地质勘察工程公司、河南省能源钻井工程技术研究中心共同完成的“煤矿大口径瓦斯抽排井施工技术研究”、“煤层气欠平衡水平井钻井工艺研究”项目进行了科技成果鉴定。

模糊封堵在煤层气钻井中的应用

本文对各种漏失、封堵理论进行了系统的调研，充分考虑钻井过程中地层因素及外部材料、设备的影响，开发出了绒囊钻井液，创立了与之对应的模糊封堵理论。以模糊封堵理论为基础，现场应用数口煤层气钻井，在防漏、堵漏上获得了预期的效果，一定程度上缩短了钻井周期，并为后续作业打下了良好的基础。

河南省煤层气钻井工程技术研究中心成立

2010年12月6日,河南省国土资源厅在省煤田地质局豫中地质勘察工程公司隆重举行河南省煤层气钻井工程技术研究中心授牌仪式。

ZQ试1井煤层气钻井工程施工工艺

该述了煤层气ZQ试1井施工揭露的地层地质概况,钻探施工所需设备,钻孔结构与质量要求,各井段施工钻具组合及钻井参数,绳索取心钻具组合、钻井参数,以及在实践中摸索出来的钻井液的使用技术,取心技术,施工中的关键施工工艺技术与措施等,为今后煤层气勘探井的施工打下了良好的基础。

车载空气潜孔锤钻进技术在煤层气井施工中的应用

韩城矿区位于陕西渭北石炭二叠系煤田东部,在大地构造位置上处在鄂尔多斯盆地东南缘,边、浅部构造复杂,断裂发育,中深部地层平缓,断裂稀少。矿区煤层气资源丰富。在分析矿区地层及钻进施工难点的基础上,应用空气潜孔锤钻进技术进行煤层井的钻探施工工作。通过对钻进中钻井液技术和钻进参数的介绍,较为详细的说明了空气潜孔锤钻进技术在煤层井的应用情况。结果表明,采用车载空气潜孔锤钻进技术能大大缩小纯钻进时间,提高钻进效率,节约成本,同时也降低了孔内事故风险。

煤层气钻井对储层的伤害机理分析

加快煤层气的勘探与开发对我国改善能耗结构,缓和能源紧张状况,减少环境污染,保障煤矿井下安全都具有重大意义。由于煤储层有其自身的特点,在勘探过程中比常规油气层更容易受到伤害,文章在介绍了煤储层及煤层气井的特点基础上,分析了钻井过程中钻井液和钻井压力对储层的伤害机理,并指出了钻井过程中应注意的问题。

沁水盆地深部煤层气水平井定向钻进地质导向技术

沁水盆地内深部煤层地质构造较为复杂,对水平井定向着陆点控制及水平段钻进轨迹控制构成新的挑战,传统基于导眼钻进探查所得的目标层及紧邻相关层位地质特征数据及岩性判别等方法,难以满足实际定向钻进过程中精准轨迹控制,无法实现顺层钻进的要求。为了解决深井水平定向钻进控制问题,提出了一套适用于适用于深部煤层气水平定向钻进地质导向技术,通过前期谐振解析分析判断目的煤层地质构造情况,设计施工导眼获取目标地层参数,采用精准着陆技术和水平段地质导向技术完成钻井工作。该技术在沁水盆地武乡南区块WXN-T27-L1井试验应用,钻进水平段长708.00 m,煤层钻遇率达85.51%,显著提高煤层钻遇率、缩短钻井周期。

韩城区块煤层气钻井堵漏技术措施的探讨

通过对韩城区块5口煤层气钻井漏失情况的分析,发现主要漏失层位为上部的孙家沟组和上、下石盒子组,漏失层的岩性以砂岩为主,且大都发生在岩性变化处。该区井漏形式主要为砂泥岩层段漏失及纵向裂隙漏失,据此提出了相应的堵漏措施:在渗透、纵向裂隙发育的砂泥岩中加入丹封、锯末及复合材料进行堵漏;在纵向裂隙发育的砂岩,漏失量较大时,采用大颗粒材料加水泥封堵,必要时用水泥固井进行堵漏。并针对该区的地层特性漏失原因,提出了相应的井漏预防措施。

胺基聚醇钻井液体系在巴喀地区的现场试验

巴喀区块2500 m以下井段有巨厚煤层且分布段长,地层煤线胶结疏松并夹杂煤层间碳质泥岩。新井眼钻开后应力获得释放,极易导致坍塌掉块形成近似椭圆的井眼,造成蹩钻、起下钻阻卡甚至井眼报废等恶性事故。通过三次回收率和岩心浸泡等室内实验评价了胺基聚醇AP-1的防塌能力,并优选出了胺基聚醇钻井液体系配方。室内研究表明,该钻井液具有较强的抑制性和抗污染能力,其塑性黏度为24 mPa.s、动切力为11 Pa,岩心渗透率恢复值81.9%~89.6%。柯21-平1井的成功试验表明,该钻井液体系有效地解决了下侏罗系煤层及碳质泥岩的坍塌问题,且具有较强的润滑能力,能有效地提高钻井速度,同时在提高储层保护性、控制钻井液流变性、提高钻井液抗污染性和减少井下复杂事故发生等方面效果显著。

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。

大河边向斜煤层气丛式井快速钻井技术研究

大河边向斜是六盘水具有较好开发前景的区块,丛式井是大河边向斜煤层气开发中应用较广的一种井型。针对煤层气低成本运行模式及贵州岩溶地区地层特征,通过对一开空气钻井技术、钻头选型、钻具组合、钻井液性能、钻进参数等几个方面研究,得出适合大河边向斜煤层气丛式井的快速钻井技术。此外,设计制作的钻机整体移动装置和工序衔接优化也将大幅度缩短钻井周期,快速钻井技术的应用为煤层气低成本、高效、大规模开发奠定了良好基础。