浅论煤层气参数井钻探技术
摘要：在对煤层气进行勘探与开采的过程中，参数井的钻探可以帮助人们了解当地的地质特点以及煤层气的储量与分布状况，对制定科学的开采方案、保障开采过程的顺利进行起到了重要的作用。本文以沁水盆地煤层气参数井的钻探施工过程为例，介绍了煤层气参数井的作用、煤层气参数井的钻探技术，并总结了参数井钻进过程中的注意事项。
关键词：煤层气参数井钻探技术绳索取芯技术
在煤层气的开采过程中，参数井的钻探能够帮助建设单位进一步了解当地煤层气的储量与分布状况，为开采方案确立提供了充足的依据，对保证煤层气的顺利开采起到了重要的作用。
一、煤层气参数井的作用和意义
随着世界范围内能源短缺问题的进一步加剧，以及化石能源燃烧对环境破坏现象的不断显现，使煤层气这一清洁能源的开发与使用越来越多的受到了社会各界的重视。而改革开放以来，我国经济发展的速度不断提升，对能源的需求量也在日渐扩大，加大对煤层气勘探与开采的力度，对减轻能源短缺问题在我国的影响，维持我国经济的快速稳步发展有着重要的意义。而在煤层气的开采过程中，煤层气参数井的钻探则是不可或缺的重要一环，对确定科学合理的开采计划，保障开采工作的顺利进行有着重要的意义。
煤层气开采的过程当中，在确定了煤层气的开采位置、但仍未制定具体的煤层气开采计划之前，为了进一步的了解当地的地层层
煤层气参数井小井眼钻井技术 3 莫日和1 覃成锦2 高德利2 (1.中联煤层气有限责任公司,北京 100011; 2.中国石油大学石油工程教育部重点实验室, 北京昌平区 102249) 摘 要:为了降低煤层气钻井成本,中联煤层气有限责任公司试用了小井眼钻井技术钻参数井。本文介绍此技术的关键组成部分,其中包括:钻井地面设备的配置,各开钻具组合的构成,钻进参数的选择,钻井液体系的选择,钻井液体系的性能维护,钻井液固相控制的措施,防斜、取芯和测井的技术。此技术在贵州保田青山项目6口井的施工中得到成功的应用,其所需费用不及常规油气钻井技术的一半。综上所诉,煤层气井小井眼钻井技术是切实可行。关键词:小井眼 煤层气 钻井 参数井 Slim H ole Drilling T echnology for Parameter Well of C oalbed Methane M o Rihe 1,T an Chengjin 2,G ao Deli 2 (1.China United C oalbed Methane C orporation ,Ltd.Beijing 100011;2.C MOE K ey Lab of Petroleum Engineering in China University of Petroleum ,Beijing 102249) Abstract :In order to reduce the cost in drilling ,China United C oalbed Methane C orporation adopts slim hole drilling technology to drill parameter wells.In this paper ,key parts of this technology are introduced ,which includes selections of surface equipment ,drill string ,drilling parameter and drilling fluid ,maintenance of drilling fluid ,control measures of s olid content ,deviation prevention ,coring technology ,and logging technol 2ogy.These techniques are success fully applied in the Qingshan project in Baotian ,G uizhuo Province ,which only cost less than half of what may cost in conventional oil and gas well drilling.According to the above dis 2cussion ,a conclusion can be reached that slim hole drilling is feasible for the drilling of parameter well.K eyw ords :Slim hole ;coalbed methane ;drilling ;parameter well 煤层气就是煤层中的甲烷气,主要以吸附状态存在于煤层中,其产生机理是降压、解析、扩散和渗透等过程。煤层气井垂深一般为300～1500m ,单井产量偏低,为1000～10000m 3/d (通常为3000～5000m 3/d ),而且作为储层的煤层与常规石油天 然气储层相比具有特殊的物理力学性质。目前,国内煤层气田勘探环境的特征是:勘探区地处丘陵或山地,交通不便,山高坡陡,便道路远湿滑,简易公路坡陡弯急,煤田地质条件比较复杂,煤储层机械强度低,易造成井下情况复杂和井下事故,煤储 3获中国石油集团应用基础研究项目“煤层气钻井技术研究与应用”(06A20202)资助 作者简介 莫日和,男,汉族,1969生,广东高州人,油气井工程专业,硕士,现任中联煤层气有限责任公司工程师,从事钻探工程技术及管理工作。 第5卷第3期 中国煤层气 V ol 15N o 132008年7月 CHI NA C OA LBE D METH ANE July 12008
煤层气钻井中的几个关键技术问题 2008-11-17 来源 关于煤层气 1.1煤层气的成因及主要成份 煤层气是一种在含煤岩层中，以腐植性有机物质为主的成煤物质在成煤过程中自生、自储式非常规的天然气，俗称瓦斯，主要成分为CH4，占90%以上。煤层气在煤层中生成，并以吸附、游离状态储存在煤层及邻近岩层之中。 1.2煤层气的危害 煤层气一直被看作是对煤矿开采造成严重安全威胁的有害气体，在煤炭开采史中，由于煤层气导致了多起瓦斯、煤尘爆炸事故和煤与瓦斯的突出事故。煤层气的主要成分甲烷是具有强烈温室效应的气体，其温室效应要比CO2大20倍，散发到大气中的甲烷污染环境，导致气候异常，同时大气中的甲烷消耗平流层中的臭氧，而臭氧减少使照射到地球上的紫外线增加、形成烟雾，还可诱发某些疾病，危害人类健康。 1.3煤层气的利用 另一方面，甲烷作为煤层气的主要成分，其常温下的发热量为3.43～ 3.71MJ/Nm3，其热值与天然气相当，是一种高效、洁净的非常规天然气，可以用作民用燃料，也可以用于发电和汽车燃料，还是化工产品的上等原料，具有很高的经济价值。 1.4山西沁水潘庄矿区煤层气开发 山西沁水潘庄矿区煤层气开发已经初具规模，其中由中联公司开发的煤层气井日产气量平均在2000m3以上，主要用作化工及工业燃料、汽车燃料等，山西晋城煤业集团所属的寺河煤矿正在建设全国最大的120MW燃气轮低热值煤层气发电站。 1.5煤层气钻井工艺 煤层气钻井工艺基本和石油钻井工艺相似，都是在井眼钻成后，全井下生产套管，固井，然后通过射孔、压裂等工艺，最后达到采气的目的。一九四队从2006年8月起在山西沁水县为中联公司施工煤层气井，已成功完井6口，进尺2800多米，实现产值300余万元。本文结合煤层气井施工的实际，提出煤层气井钻井施工中防止井斜、钻井液固相控制、煤层钻进、下套管和固井这四个关键性技术问题。 2.煤层气钻井施工中的几个关键技术问题 2.1钻井防斜 2.1.1煤层气钻井对井斜的要求 由于在钻井完成后，还要进行射孔、压裂、安装井下装置等后续施工，对于钻井质量中的井斜有严格的要求，井深500m井斜0～1.0°为优质，1.0～2.5°为合格，超过2.5～3.0°为不合格，超过3.0°为报废。 2.1.2造成井斜的主要原因
煤层气水平井钻井工程作业规程 The Operation Regulation of Coalbed Methane Horizontal Drilling 1 范围 本标准作为中联煤层气有限责任公司（以下简称中联公司）企业标准，规范了煤层气水平井钻井工程作业全过程的程序和要求。包括水平井钻井工程设计、钻前准备及验收、水平井井眼轨迹控制作业、水平井测量作业、水平井完井作业、水平井钻井工程质量要求、健康、安全与环境管理（HSE）要求、水平井钻井工程资料汇交要求等六项内容。 本标准适用于煤层气勘探开发过程中水平井钻井工程的设计、施工作业、工程质量要求、资料汇交和验收。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 Q/CUCBM 0301 煤层气钻井作业规程 GB/T 8979 污水排放要求 GB/T 11651 劳动保护用品 SY/T 5172 直井下部钻具组合设计方法 SY/T 5272 常规钻井安全技术规程 SY/T 5313 钻井工程术语 SY/T 5322 套管柱强度设计推荐方法 SY/T 5334 套管扶正器安装间距计算方法 SY/T 5358 砂岩储层敏感性评价实验方法 SY/T 5396 石油套管现场验收方法 SY/T 5411 固井设计格式 SY/T 5412 下套管作业规程 SY/T 5435 定向井轨道设计与轨迹控制 SY/T 5526 钻井设备安装技术、正确操作和维护 SY/T 5547 动力钻具使用、维修和管理 SY/T 5618 套管用浮箍、浮鞋 SY/T 5619 定向井下部钻具组合设计作法 SY/T 5672 钻井井下事故处理基本规则 SY/T 5724 套管串结构设计 SY 5876—93 石油钻井队安全生产检查规定 SY/T 5957—94 井场电器安装技术要求 SY/T 5958 井场布置原则和技术要求 SY/T 5964 钻井井控装置组合配套规范 SY/T 6075 评价入井流体与多层配伍性的基础数据 SY/T 6228—1996 油气井钻井及修井作业职业安全的推荐方法中第八章和第10.5、10.6款 SY/T 6283—1997 石油天然气钻井健康、安全与环境管理体系指南 SY/T 6426 钻井井控技术规程 3水平井钻井工程设计
. 恩洪煤田煤层气勘探EH-01井 钻井工程设计 1 设计依据 主要依据： 1）中联煤层气有限责任公司《云南省恩洪煤田煤层气勘探总体部署方案》； 2）《恩洪煤田清水沟井田地勘报告》； 3）本勘探区与相邻勘探区以往钻探施工经验； 4）现有煤层气钻探施工设备、人员、技术状况实际。 2 基本数据 ●钻井名称：EH-01 ●钻井性质：煤层气参数井兼生产试验井 ●设计井位：曲靖市东山镇咱得村北，清水沟井田北部15勘探线上1501号钻孔以东125m处。 ●设计坐标：X 2802050 Y 18412825 Z 2005 ●设计井深：660m
b号煤层。 C、C、l●目的煤层：P组C212916b号煤层以下50米，下二叠系、峨眉山玄武岩组。●完钻层位：C21●完井方式：套管完井。 3 钻井目的 1）获取系统可靠的目标煤层的储层参数，主要包括煤层厚度、埋深、煤岩及煤质特征、割理和裂隙发育程度、含气量、含气饱和度、. . 等温吸附曲线、渗透率、储层压力、原地应力、煤层顶底板岩石的力学性质等参数； 2）评价该区煤层气地质条件、储层特征、资源分布与开发条件。3）根据分析、测试资料决定是否对参数井进行扩孔改造，变成生产试验井，对目标煤层进行压裂排采试验，以获取煤层气井生产数据；4）根据排采试验成果，评价该区煤层气勘探开发潜力和开发试验的可行性。 4 技术要求 4.1 钻井液性能使用要求 储层压力一般随埋藏深度的增加而增大。根据区域地质、煤田地质资料，预测该区煤储层压力梯度在10—12kPa/m之间。据此可对钻井液及各项工程参数进行调整，维持近平衡钻进。 根据该区构造复杂、断层多，煤层层数多、厚度大、倾角大的特点，如何有效的保持井壁的稳定性又能尽量减少钻井液对煤储层的伤害，从而确保EH—01井能真正达到钻井目的。对该井钻井液性能使用要
一名词解释 1矿产资源总量：指天然产出的具有经济意义的且具有一定地质确定性的矿物原样的富集体。 2煤炭储量：指蕴藏于地下，经过一定地质勘查工作，确定符合储量计算标准，具有一定工业开发利用价值的煤炭资源量。 3煤炭资源量：是可开发利用或具有潜在利用价值的煤炭埋藏量。 4保有储量:截至统计报告期止，煤田、矿区、井田内实际拥有的探明储量。 5可采储量:指在工业储量中，可以采出来的那部分储量，即工业储量减去设计损失量。 6设计可采储量：在开发利用方案或初步设计中设计到的可以采出来的储量。 7暂不能利用储量：由于煤层厚度小、灰分高（或发热量低），或因水文地质条件及其它开采技术条件特别复杂等原因，目前开采有困难，暂时不能利用的储量。8煤层气预测储量：经过钻探工程控制，用所获得的有关煤层几何形态、含气量等方面的实测数据而计算的已发现的煤层气资源量。 9探明储量:地质勘查报告提交、经储量审批机关批准的能利用储量，是反映煤田地质勘查工作成果的主要指标。 10工业储量：在能利用储量中，可以作为设计和投资依据的那部分储量。 11 A级储量：在精查勘探阶段，通过较密的勘探工程控制和详细地质研究所圈定的储量。 12地质原始编录：在煤田勘查工作中，对勘查工程所揭露的各种地质现象进行描述和记录 并整理成原始图件、数据和文字表格等。 13地质综合编录：在煤田勘查过程中，把所获得的各种原始地质资料进行系统的分析和综合研究，然后用文字、图件表格等形式表示出来的一项综合性工作。14煤自燃倾向性：煤由于氧化放热而导致温度逐渐升高，至70～80℃以后温度升高速度骤然加快，达到煤的着火点（300～350℃)，从而引起燃烧，这就是煤的自燃倾向性，即煤在常温下氧化能力的内在属性。 15开采技术条件：指影响煤矿建设、生产与安全的各种地质因素，包括：煤层的厚度、结构、煤的物理性质、煤层的产状及其变化、煤层顶底板、工程地质
恩洪煤田煤层气勘探EH-01井 钻井工程设计 1 设计依据 主要依据： 1）中联煤层气有限责任公司《云南省恩洪煤田煤层气勘探总体部署方案》； 2）《恩洪煤田清水沟井田地勘报告》； 3）本勘探区与相邻勘探区以往钻探施工经验； 4）现有煤层气钻探施工设备、人员、技术状况实际。 2 基本数据 ●钻井名称：EH-01 ●钻井性质：煤层气参数井兼生产试验井 ●设计井位：曲靖市东山镇咱得村北，清水沟井田北部15勘探线上1501号钻孔以东125m处。 ●设计坐标：X 2802050 Y 18412825 Z 2005 ●设计井深：660m ●目的煤层：P2l组C9、C16、C21b号煤层。 ●完钻层位：C21b号煤层以下50米，下二叠系、峨眉山玄武岩组。 ●完井方式：套管完井。 3 钻井目的 1）获取系统可靠的目标煤层的储层参数，主要包括煤层厚度、埋深、煤岩及煤质特征、割理和裂隙发育程度、含气量、含气饱和度、
等温吸附曲线、渗透率、储层压力、原地应力、煤层顶底板岩石的力学性质等参数； 2）评价该区煤层气地质条件、储层特征、资源分布与开发条件。 3）根据分析、测试资料决定是否对参数井进行扩孔改造，变成生产试验井，对目标煤层进行压裂排采试验，以获取煤层气井生产数据； 4）根据排采试验成果，评价该区煤层气勘探开发潜力和开发试验的可行性。 4 技术要求 4.1 钻井液性能使用要求 储层压力一般随埋藏深度的增加而增大。根据区域地质、煤田地质资料，预测该区煤储层压力梯度在10—12kPa/m之间。据此可对钻井液及各项工程参数进行调整，维持近平衡钻进。 根据该区构造复杂、断层多，煤层层数多、厚度大、倾角大的特点，如何有效的保持井壁的稳定性又能尽量减少钻井液对煤储层的伤害，从而确保EH—01井能真正达到钻井目的。对该井钻井液性能使用要求如下： 1）开孔至第一目标层以上10米，采用泥浆钻井，以便起到良好的护壁作用； 2）从第一目标层开始，要求采用清水钻进，以达到： ●最大限度地减少钻井液对煤层的污染； ●保证试井工作的顺利进行，以获取准确的储层参数。 4.2 钻井质量要求 根据该井钻井目的和任务，要求井身质量： 最大全角变化率不得大于10/30m，全井井斜不得超过30，井底最大位移不得超过10 m，井径扩大率小于20%。 4.3 钻井取芯要求
目录 地质部分 (1) 一、基本数据 (1) 二、枣圆煤层气开发试验区布井方案 及该井在井网中的位置钻探目的 (1) 三、设计依据 (2) 四、设计地层剖面及目的煤层深度、厚度预测 (3) 五、地质录井项目及要求 (3) 六、地球物理测井 (3) 七、地层测试 (4) 八、样品采集与分析测试 (4) 工程部分 (6) 一、井身结构及套管程序 (6) 二、井身质量、固井质量......等项要求.. (6) 三、各阶段施工要求 (6) 四、施工进度预测 (8) 资料要求 (9) 一、需要提交的资料 (9) 二、资料提交时间 (10)
地质部分 一、基本数据 井名： 井别：参数井+试验井 地理位置： 构造位置： 井位坐标： X：Y：H：米 设计井深：米 目的煤层：二叠系山西组3#煤层和石炭系太原组15#煤层。 完钻层位：奥陶系峰峰组。 完钻原则：钻穿石炭系太原组15#煤层以下60米完钻。 完井方法：套管完井。 二、开发试验区布井方案及该井在井网中的位置和目的任务 该井的主要钻探目的和任务是： （1）获取可靠的目标煤层（3#、15#）煤层气评价参数，主要包括煤层厚度、埋深、煤岩煤质、割理和裂隙发育程度、等温吸附特征、含气量、含气饱和度、地层压力、原地应力、煤及顶底板岩石力学性质等。 （2）根据获得的较可靠的煤储层实测参数，与TL-003井进行初步对比研究，指导井网其它各井下步施工方案。
（3）井网其它各井钻井工程全部结束后，统一对主力煤层—3#煤层进行射孔压裂和排水采气试验。 三、设计依据 (1)“沁水盆地南部枣圆煤层气开发试验部署方案”（1999） (2) “枣圆煤层气开发试验井网各井总体设计原则”（讨论纪要） (3)“沁水盆地XXX井完井地质总结报告”（1998.2） (4) 沁水盆地XXX、XXX等井总体设计 四、设计地层剖面及预测目的煤层厚度和深度 根据井网上已完井的XXX井（相距该井约800m）完井地质总结报告，结合其他煤田勘探钻孔资料，并参考樊庄区块3#煤层、15#煤层厚度等值线和底板标高等值线图，预测出该井钻遇地层深度和厚度见表1。 预计该井3#煤层顶界深度为470m，厚度约6.0m; 15#煤层顶界深度为580m，厚度约1.4m。 该井设计地层分层数据表表1
煤层气钻井井控实施细则（暂行） 中石油煤层气有限责任公司 ○二一一年四月
目录 一一一总则 一一一风险评估和分级管理 一一一一级风险井井控管理 一一一二级风险井井控管理 第五章防火、防爆措施 第六章井控应急救援 第七章井控技术培训 第八章井控管理制度 第九章附则
第一章总则 第一条煤层气是一种以吸附态吸附在煤的微孔隙表面的气体，需要通过排水降压方式才得以采出，是一种非常规气藏。 第二条为了进一步推进煤层气钻井井控工作科学化、规范化，提高井控管理水平，有效预防井喷事故的发生，保证人民生命财产安全，保护环境和油气资源不受破坏。参照中国石油天然气集团公司《石油与天然气钻井井控规定》，结合煤层气自身开发特点制定本实施细则。 第三条本实施细则适用于煤层气勘探开发钻井工程施工作业，进入所辖地区的所有钻井队伍及相关技术服务队伍应执行本细则。 第二章风险评估和分级管理 第四条井控风险评估 根据煤层气特点，将煤层气钻井作业风险划分为两级，按二 级井控风险进行管理。 一级风险井：预探井、含浅层气和CO2、H2S等有毒有害气体的开发井、评价井。 二级风险井：不含浅层气和CO2、H2S等有毒有害气体的详探（评价）井、开发井。 第五条井控分级管理 （一）井控装备配套 一级风险井必须安装防喷器，二级风险井在满足一次井控的条件下，可不安装防喷器。
（二）管理要求 一级风险井：相关建设单位在公司专业管理部门的指导下全 面进行管理。 二级风险井：相关建设单位独立进行全面管理。 第三章一级风险井井控管理 第六条井控设计是钻井地质和钻井工程设计的重要组成 部分，公司地质、工程设计部门要严格按照井控设计的相关要求进行井控设计，需由公司主管部门负责审核审批。 第七条钻井井口距离高压线及其它永久性设施不小于75m，距民宅不小于100m；距铁路、高速公路不小于200m；距学校、医院、油库、河流、水库、人口密集及高危场所等不小于500m。若安全距离不能满足上述规定，应组织进行安全、环境评估，并制定有针对性的井控措施和应急预案。 第八条地质设计应根据物探资料及本构造邻近井和邻构造的钻探情况，提供本井全井段预测的地层压力系数、浅气层、有毒有害气体资料和复杂情况。 第九条工程设计应根据地层压力系数、浅气层资料、岩性剖面及安全钻进的需要，设计合理的井身结构和套管程序，绘制 各次开钻井口装置及井控管汇安装示意图，并提出相应的安装、试压要求。 第十条工程设计应根据地质设计提供的资料进行钻井液设计，钻井液密度以各裸眼井段中的最高地层孔隙压力当量钻井液密度值为基准，另加一个安全附加值0.02g/cm3～0.15g/cm3；具
地质录井技术在煤层气勘探中的应用 摘要：工程现场测井技术服务采用岩矿分析、地球化学、地球物理等方法，对 钻井中固体、液体、气体等油井排放物的信息进行观测、收集、记录、分析，建 立测井地质剖面，发现油气标志，评价油气层，进行工程(投资者目前我国经济结构和能源结构都在变化)，煤层气和油气储层但是目前国内对煤层气测井方法的研究很少。因此，本文研究了地质录井技术在煤层气勘探中的应用，供相关从业人 员参考。 关键词：地质录井技术；煤层气勘探；应用 引言 煤层气是指以甲烷为主要成分的煤层中氢气，吸附煤基颗粒表面，或部分分 离煤层气或溶解在煤层水中，是煤的关联矿产资源，也是煤化工过程中的额外产品。大多数主要分布在地层中，其余在一定温度和压力下自由或溶解。近年来， 中国在煤田勘探中发展了技术登录技术，在甲烷含量检测和煤层分析方面比传统 技术有更大的发展，但其投资高、周期长的问题尚未得到解决，总体还有更大的 改进空间。 一、煤层气勘探与开发技术的分析 煤层气能源主要是在地下的土层中进一步形成的，然因煤层本身具备一定的 优势及特性，可以使得钻井的技术与常规的技术有所不同，过去的钻井方式在复 杂的一些地质层中使用是十分不合适的，从而造成勘探部彻底的情况，所以，在 煤层气的开采的过程中，对相关的问题也是做了相应的完善和改进。针对煤层支 撑压力大的问题，一般为了对煤层气的能源进行有效的保护，同时确保一定的安全，现场会用清水取代一定的钻井的液体，然而由于清水自身有一定的缺陷，从 而会造成一定的安全事故，因此需要研究相关的液体，来取代清水，进一步促进 行业的发展和进步。我国煤层的地质一般都不是很优质，一不小心就容易产生一 定的损伤，煤层的缝隙是很少，不能承受太大的压力，渗透的效果也不是很很好，除此之外，煤层会出现一些固体物质，从而导致一定的困难，现时期，运用的技 术会造成煤层出现损害的现象，由此对煤层的保护工作出现问题，还有因为煤层 受不了太大的压力，钻井液会逐渐的进入到煤层里边，一旦进去之后是很难再出 来的，煤层气会因此而出现堵塞的现象，降低煤层气进一步的勘探和开采。 二、录井技术的应用 2.1岩屑录井 所谓头屑测井是指以一定的间隔收集头屑，通过系统的观察、分析等模拟原 始地层的剖面。在整个煤炭勘探过程中，煤层屑的特点明显。例如颜色浅，植物 碎屑增加，云母发育，黄铁矿结核等，通过这些特征可以准确判断煤层的具体位置。 2.2钻孔循环介质测井 根据测量范围测量钻井设备性能数据(例如钻井周期支撑类型、密度、粘度、 过滤器损耗、泥浆饼、切向力、PH值、沉积物浓度、氯化离子含量等)，并对其 进行准确记录。对钻井过程中发生的煤屑破裂、泄漏速度等进行详细观察和记录。煤层气钻井后，液体表面煤屑的损伤和地层损失可作为确定煤层瓦斯含量和煤层 储压大小的辅助依据。 2.3核心(煤炭心脏)测井 岩芯(煤层)测井是通过对钻井过程中获得的岩芯(煤层)的技术描述，达到设定
煤层气井钻井完井技术浅议 蒋作焰 【摘要】：煤层在储层物性、机械力学性质及储集方式等方面具有与常规油气储层不同的特征；这些特征决定了煤层气井钻井、取心、完井及储层保护诸技术的特殊性。据此，我们从钻井完井工程的角度分析了现有技术存在的问题和制约煤层气开发效果的主要因素。研究并形成了一整套煤层气井的取心技术、储层保护技术和完井技术。这套技术应用于中国多个煤层气试验开发区，不仅满足了地质评价的需要，也为实现煤层气工业性开采起到了积极推动作用。 【关键词】：煤层气钻井技术完井技术 【作者】：蒋作焰2006年毕业于长江大学石油工程专业，中原石油勘探局钻井一公司工程师。
前言 煤层气又称煤层甲烷,是一种优质高效清洁能源。凭借良好的安全效益、环保效益和经济效益，煤层气的勘探开发已在国际上引起广泛的关注。我国煤层气资源十分丰富,但是目前我国的天然气勘探开发还处于起步阶段。中原钻井通过多年的攻关研究和试验，形成并掌握了一整套适合煤层气的钻井完井工艺技术，其内容包括：煤层造穴技术、连通技术、煤层井眼轨迹控制技术、水平分支井技术、充气欠平衡钻井技术、煤层绳索取心技术、煤层气完井技术、煤储层保护技术、煤层气井完井技术等。 一、煤层气井钻井完井的特殊性 煤层气钻井完井技术是建立在煤层地质力学性质及开采要求基础之上的。煤层具有不同于其他储层的特殊地质特性表现在以下几个方面： 1、井壁稳定性差，容易发生井下复杂故障。 煤层机械强度低，裂缝和割理发育，均质性差，存在较高剪切应力作用。因而煤层段井壁极不稳定，在钻井完井过程中极易发生井壁坍塌、井漏、卡钻甚至埋掉井眼等井下复杂。 2、煤层易受污染，实施煤层保护措施难度大。 煤层段孔隙压力低且孔隙和割理发育，极易受钻井液、完井液和固井水泥浆中固相颗粒及滤液的污染；但在钻井完井过程中，为安全钻穿煤层，防止井壁坍塌，又要适当提高钻井液完井液的密度，保持一定的压力平衡。这就必然会增加其固相含量和滤失量，加重煤层的污染。因此，存在着防止煤层污染和保证安全钻进的矛盾，从而使实施煤层保护较油气层更为困难。 3、煤层破碎含游离气多，取心困难。
作者简介:黄洪春,1966年生,工程师;1986年毕业于重庆石油学校钻井专业,现从事煤层气研究与试验工作,已发表论文 10余篇。地址:(065007)河北省廊坊市万庄44号信箱。电话:(010)69213379。 Ο加里?特瑞特.新型水平定向钻井系统.煤矿区煤层气项目投资与技术国际研讨会论文集.2000年9月北京。 煤层气定向羽状水平井钻井技术研究 黄洪春 卢明 申瑞臣 (中国石油勘探开发研究院廊坊分院) 黄洪春等.煤层气定向羽状水平井钻井技术研究.天然气工业,2004;24(5):76～78 摘 要 从煤储层特性分析入手,讨论了现有煤层气井增产技术的不足,阐述了用特殊的羽状水平井来提高煤层气单井产量的有利条件。并通过室内实验和研究,介绍了煤层气定向羽状水平井的设计方案、钻井关键技术和主要工具结构原理,提出了在国内现有技术与装备条件下相应的实施方案和建议。所述技术对中国煤层气的开发具有实际应用价值。 主题词 煤层气 羽状水平井 设计 钻井技术 煤层实施羽状水平井的有利条件 由于垂直井贯穿煤层割理系统长度有限(通常为煤层厚度),而煤层气藏基岩渗透率很低,为获得经济产量需要对煤层实施增产措施。从我国煤层气试验井来看,先后试验了水基压裂液压裂、CO 2泡沫压裂、裸眼洞穴等多种增产技术措施。 对各向异性的煤层气藏压裂水力裂缝方位研究表明,水力裂缝通常沿与面割理(煤层主应力和渗透率方向)平行方向延伸,不能充分地进入煤层深部。加之煤层机械强度低、易压缩,压裂裂缝难以控制,压裂砂易嵌入煤岩使其对煤层的支撑效果大大降低,并有可能在裂缝周围形成一个屏障区。从8口裸眼洞穴完井的试验情况来看,因造洞穴方式和施工工艺的不同,未达到改善近井地带渗透率而使增产效果差。 理论研究和常规油气储层实践证明,当储层纵横向渗透率比值大于0.1时钻水平井效果显著,其产量可达直井的3～10倍,煤层气储层渗透率完全符合该条件。 要在渗透率较低的煤储层中获得经济的煤层气产量,需要更多的煤层裸露和割理系统沟通才能实现,而羽状分支水平井可以做到这点。 综上所述,煤层气储层具有钻羽状水平井有利 的条件。 煤层气定向羽状水平井设计 所谓羽状分支水平井是指在一个主水平井眼两侧再侧钻出多个分支井眼作为泄气通道,分支井筒能够穿越更多的煤层割理裂缝系统,最大限度地沟通裂缝通道,增加泄气面积和气流的渗透率,使更多的甲烷气进入主流道,提高单井产气量。 1.煤层气羽状水平井完井方法 对于煤层气定向羽状分支水平井的完井方式,工艺较简单,主要采用裸眼完成,直接投产。 2.井身结构 煤层气需要通过排水降压解吸附才能产出,因此,定向羽状水平井井身结构必须考虑排水采气。参考美国已成功完成的羽状分支水平井钻井方案Ο,结合我国煤层特点提出如下两种井身结构方案。 方案一,需要另钻直井抽排水。 215.9mm 井眼在目的煤层顶部下入 177.8mm 技术套管并注水泥固井;用 152.4mm 钻头小曲率半径造斜进入煤层,并在煤层中钻500～1000m 长的主水平井眼;然后用 120.6mm 钻头由下往上在主水平井眼两侧不同位置交替侧钻出4～6个水平分支井眼。单个水平分支井眼长300～600m ,与主水平井眼成45°夹角,全部采用裸眼完井。最后,在距水平井井 ? 67?
煤层气资源/储量规范 (DZ/T0216-2002) 目次 前言 69 1 范围 70 2 规范性引用文件 70 3 总则 70 4 定义 70 4.1 煤层气 70 4.2 煤层气资源 70 4.3 煤层气勘查 71 4.4 煤层气开发 71 5 煤层气资源/储量的分类与分级 71 5.1 分类分级原则 71 5.2 分类 72 5.3 分级 72 5.4 煤层气资源/储量分类、分级体系 72 6 煤层气资源/储量计算 72 6.1 储量起算条件和计算单元 72 6.2 储量计算方法 75 7 煤层气资源/储量计算参数的选用和取值 77 7.1 体积法参数确定 77 7.2 数值模拟法和产量递减法参数的确定 79 7.3 储量计算参数取值 79 8 煤层气储量评价 79 8.1 地质综合评价 79
8.2 经济评价 81 8.3 储量报告 81 附录A（规范性附录）煤层气储量计算参数名称、符号、单位及取值有效位数的规定 82 附录B（规范性附录）煤层气探明地质储量计算关于储层的基本井（孔）控要求 84 附录C（资料性附录）煤层气探明储量报告的编写要求 85 C.1 报告正文 85 C.2 报告附图表 85 C.3 报告附件 85 国土资源部2002-12-17发布 2003-03-01实施 -------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------- 煤层气资源/储量规范 (DZ/T0216-2002) -------------------------------------------------------------------------------- 前言 煤层气是重要的洁净新能源，制定一个适合我国国情并与国际（油气）准则相衔接的煤层气储量计算、评价和管理规范，可以促进煤层气资源的合理利用。由于目前没有通用的储量分类标准和计算方法，为规范我国煤层气资源/储量分类和计算，并促进国际交流，根据GBn/T270-88《天然气储量规范》、GB/T17766-1999《固体矿产资源/储量分类》，并参考了美国石油工程师学会 (SPE)和世界石油大会(WPC)、联合国经济和社会委员会以及美国证券交易管理委员会(SEC)等颁布的有关储量分类标准，制定本标准。 本标准自实施之日起，凡报批的煤层气储量报告，均应符合本标准的规定。 本标准的附录A、附录B是规范性附录。 本标准的附录C是资料性附录。 本标准由中华人民共和国国土资源部提出。 本标准由全国地质矿产标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：中联煤层气有限责任公司。
第42卷 第3期 煤田地质与勘探 Vol. 42 No.3 2014年6月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Jun . 2014 收稿日期: 2013-09-23 基金项目:国家科技重大专项课题 (2011ZX05061；2011ZX05042-001；2011ZX05034-003) 作者简介:曹立虎(1989—)，男，甘肃庆阳人，硕士研究生，从事煤层气井水力压裂研究. 文章编号: 1001-1986(2014)03-0031-05 煤层气水平井煤粉产出及运移特征 曹立虎，张遂安，张亚丽，秦 鹏，韩 树，王 雪 (中国石油大学气体能源开发与利用教育部工程研究中心，煤层气研究中心，北京 102249) 摘要: 煤粉是煤层气水平井排采中的不利因素，影响煤层气的产能。根据沁水盆地南部樊庄区块 煤层气水平井的排采数据，分析了煤粉产出特征；通过煤粉在支撑裂缝中运移的物模试验，揭示 了煤粉在支撑裂缝中的运移和伤害规律；利用流体迁移规律研究装置，进一步研究了煤粉在水平 井筒的流动规律，建立了煤粉运移模型。研究结果表明：煤粉主要来源为钻井过程中钻具对煤层 的研磨及压裂过程中大排量携砂混合流体对裂缝煤壁的摩擦和冲刷；煤粉对支撑裂缝中导流能力 伤害率达90%，且排采速度越大，出煤粉量越多；煤粉在水平井筒中运移的流型为层流流动，通 过控制压力、流量和煤粉含量，可在排采初期实现对煤粉的控制。 关 键 词：煤层气水平井；煤粉；产出；运移；支撑裂缝；水平井筒 中图分类号：TE375；P618.13 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.03.007 Investigation of coal powder generation and migration characteristics in coalbed methane horizontal well CAO Lihu, ZHANG Suian, ZHANG Yali, QIN Peng, HAN Shu, W ANG Xue (Engineering Research Center of the Ministry of Education for Gas Energy Development & Utilization , Coalbed Methane Research Center , China University of Petroleum , Beijing 102249, China ) Abstract: As a disadvantage factor of drainage gas recovery in CBM horizontal well, pulverized coal usually leads to reservoir damage, pump stuck and other accidents when it transports in the fracturing propped fracture and horizontal wellbore, increasing the cost. Therefore, the coal powder output characteristic was analyzed according to the production data of Fanzhuang block in southern Qinshui basin, the migration of pulverized coal in propped fractures and the damage rule were revealed through physical model experiments on the migration of pulverized coal in propped fractures. The flow rule of pulverized coal in horizontal wellbore was further studied and the pul- verized coal migration model was established with the use of the device for research of fluid migration law. The result indicates that the main sources of pulverized coal are the drill grinding of coal seam in the process of drilling and the friction and erosion of large displacement fluid mixed with sand in coal wall cracks in the process of frac- turing; the damage rate of propped fracture diverting capacity caused by pulverized coal could reaches 90%, what’s more, the higher the velocity of production, the more the amount of coal powder; the flow pattern of migration of pulverized coal in horizontal wellbore is the laminar flow regime, the pulverized coal could be well controlled at the beginning of production by controlling the pressure, flow and pulverized coal concentration. Key words: CBM horizontal well; coal powder; output ；transport; propped fracture; horizontal wellbore 煤粉是煤层气开采中的不利因素，严重影响煤 层气的产能，而煤层气水平井生产过程中煤粉的产 出量和浓度远高于直井[1–6]。目前，国内外学者对煤 粉的伤害机理进行了研究，取得了一些成果[3–9]。煤 粉对排采的危害主要由煤粉的运移造成：一方面， 煤粉在煤层天然裂隙或压裂支撑裂缝中运移沉积， 堵塞裂隙孔隙，影响储层渗透率；另一方面，煤粉 随储层流体产出至水平井筒段，与井筒中原有的煤粉一起随流体发生运移，到达泵的吸入口，造成卡泵或埋泵等事故，降低了检泵周期。根据资料统计，鄂尔多斯盆地东缘和沁水盆地南部煤层气水平井的平均检泵周期为3~6个月，而实施煤粉控制措施后，平均检泵周期达15个月[3,8]。频繁的检泵会对储层的渗透性和生产动态产生不利影响，降低了产能，增加了排采成本。因此，研究煤粉在裂缝和水平井筒的运移规律，可有效预防和控制煤粉对生产的不
浅谈煤层气勘探井录井技术方法 摘要：我国煤层气能源的总量是挺多的，虽然研究的时间起步相关来说比较晚一点，然而经过一定的深入探究，我国在煤层气能源的很多方面取得了一定的发展和进步，但是煤层气整体的产量并不是很多，后期还是需要进行一定的开发，所以，对煤层气的技术进行研究是十分有价值的。我国需不断在煤层气勘探的技术方面进一步分析和统计，加大一定的重点关注，但是同时还需确保工作的安全，避免一定的安全安全隐患。由于经济也是在不断的进步和扩大，油气资源的需求量也是在逐渐的增加，但是因为油气开采的数量是有限度的，因此还是需要进行一定的分析，并找到一定的解决问题的方法，从而促进煤层气行业的进一步发展。煤层气是并不是一种常规性的天然能源，但是在一定的生活中它还是必不可少的，因为它能够给人民的生活带来一定的支持和保障。而且其特有的地质的特征对煤层气的勘探和开采来说是有一定的难度，所以我们需对其进行不断的研究，完善相关的方案，进一步可以提升煤层气能源开采量。 关键词：煤层气；勘探与开发；地质录井技术；应用 随着科学技术的发展，各行业在不断的进行创新，同样煤层气也不例外，他是和煤资源共生的一种的资源，同样也是一种前景应用十分好的天然气，在不断的发展的过程中同时也是存在着一定的问题，比如说环境污染的问题。因为污染问题在不断地增加，人们
的生活质量在不断地提升，更多的人考虑关于健康方面的问题，这一点对于煤层气是十分占据优势的。煤层气是十分的优质和干净的资源，已经成为能源的主要组成的部分。然而这种能源同时也是具有一定的危险性，容易出现一定的安全事故。从煤层气能源的勘探和地质录井技术进一步进行分析，对其进行详细的分析，希望会对相关行业的发展带来一定的理论性的支持和帮助。 1煤层气勘探与开发技术的分析 煤层气能源主要是在地下的土层中进一步形成的，然因煤层本身具备一定的优势及特性，可以使得钻井的技术与常规的技术有所不同，过去的钻井方式在复杂的一些地质层中使用是十分不合适的，从而造成勘探部彻底的情况，所以，在煤层气的开采的过程中，对相关的问题也是做了相应的完善和改进。针对煤层支撑压力大的问题，一般为了对煤层气的能源进行有效的保护，同时确保一定的安全，现场会用清水取代一定的钻井的液体，然而由于清水自身有一定的缺陷，从而会造成一定的安全事故，因此需要研究相关的液体，来取代清水，进一步促进行业的发展和进步。我国煤层的地质一般都不是很优质，一不小心就容易产生一定的损伤，煤层的缝隙是很少，不能承受太大的压力，渗透的效果也不是很很好，除此之外，煤层会出现一些固体物质，从而导致一定的困难，现时期，运用的技术会造成煤层出现损害的现象，由此对煤层的保护工作出现问题，还有因为煤层受不了太大的压力，钻井液会逐渐的进
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ab1471741.html, 浅论煤层气参数井钻探技术 作者：王博 来源：《中国新技术新产品》2012年第21期 摘要：为了保障煤气层的顺利开采，在煤气层的勘测与开采过程中，必须根据当地的地质特点和煤层气总体存储量及分布状况制定一套科学可行的方案。本文通过对参数井钻探技术的研究，提出了一些钻探过程中应该注意的事项，为建立科学的开采方案提供参考。 关键词：煤层气，参数井钻探技术，绳索取心技术 中图分类号：P61 文献标识码：A 改革开放以来，我国经济迅速发展，对能源的需求量也日渐增多。能源问题一直是我国关注的重大问题，随着我国可持续发展观的实施与贯彻以来，清洁能源的开发和利用一直备受关注。近年来，煤层气作为一种清洁能源，逐渐引起了人们的兴趣。随着煤气层的勘探与开采力度的逐渐加大，对开展煤层气钻井技术的要求越来越高，因此研究煤气层钻探技术对加快煤层气的开发具有重大意义。 参数井的钻探能够帮助人们进一步了解当地煤层气的储量与分布状况，为确立开采方案提供依据，对煤层气的顺利开采起到了重要的作用。新疆准南煤田煤层气资源丰富，本文将以新疆准南煤田煤层气参数井的钻探过程为例，对钻探技术进行了探讨。 一、新疆准南煤田煤层气参数井钻探技术 据悉，新疆煤层气资源量已达九点五万亿立方米，天然气资源量达十点八万亿立方米。据了解，目前大部分的煤层气资源因无法采集而被浪费。新疆每年约开采四千万吨以上的煤炭，约有上亿立方米的煤层气流失到空气中，仅2007年全疆各类煤矿自然排放到大气中的煤层气共约一点八亿立方米，其中为降低煤井瓦斯浓度便于煤矿开采而人工抽放的煤层气，就达到一千五百万立方米。新疆煤田地质局称，该局在煤层气勘查开发方面去年取得了突破性进展，其所属的一五六煤田地质勘探队去年在阜康市施工的“阜试一井”去年底开始产气，各项指标反应良好，日产气量在两千立方米左右。由于开采技术不断获得突破，煤层气等接续资源正在受到普遍关注。新疆明确提出，到明年将新增探明煤层气地质储量四百亿立方米，产量达到四亿立方米。 准南煤田参数井钻进的要求 煤层气进行开采的整个过程中，在已经确定了煤层气的具体开采位置、但还未制定进一步具体的开采计划之前，为了深入了解新疆当地的地质构造、地层层序、岩相特征等一系列状况，必须利用煤层气参数井对新疆当地的地质构造进行勘探，了解煤层的深度、大体结构、总