煤层气洞穴完井技术

煤层气地面开发技术第一节主要内容：一、煤层气井完井方式1、裸眼完井裸眼完井又分为常规裸眼完井和裸眼洞穴完井。

（1）常规裸眼完井通常，煤层气井裸眼完井是在煤层顶部下表层套管后，一直钻进煤层至设计深度终孔，将煤层用砂或砾石填满，然后将套管下到煤层上方并注水泥返至地表，再用空气或水冲洗井眼，使煤层裸露。

（2）裸眼洞穴完井裸眼洞穴完井适用于高压、高渗透性厚煤层。

该方法是在井底造一个大的洞穴，下入割缝衬管后进行排采作业。

2、套管射孔完井套管射孔完井时钻穿煤层直至设计井深，然后下生产套管至煤层底部“口袋”，注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿生产套管、水泥环并穿透煤层某一深度，建立起气流的通道。

3、混合完井混合完井也叫多煤层完井，根据各煤层的特点和上下围岩的性质，使裸眼完井和套管完井在同一口井同时使用。

混合完井的形式包括套管射孔完井、套管射孔+裸眼完井、裸眼洞穴完井等几种类型。

一般情况下，上部煤层采用套管射孔或套管割缝完井，下部煤层采用裸眼完井或裸眼洞穴完井。

4、水平井完井技术水平井完井由地面垂直向下钻至造斜点后，以中、小曲率半径侧斜钻进目的煤层，在煤层中按设计方向延伸几百米至上千米。

水平井的水平段一般采用裸眼1完井或4英寸（11.43cm）割缝衬管完井。

2二、煤层气井固井工艺向煤层气井的钻井井眼中下入套管，并在套管和井壁的环空中注入水泥浆，以加固井壁、封隔煤层的施工程序叫固井。

通常煤层气井从大到小要下两至三层套管。

1、下套管下入井内的套管，根据其作用不同，可分为三种。

第一种为表层套管，其作用是封隔地表不稳定的松软易坍塌地层、水层、漏层；安装井控的井口装置。

第二种是支撑中间套管，下入深度一般是数十米到数百米，水泥返到地面。

第三种为生产套管，它将目的层与非目的层隔开，给煤层气生产形成中途不流失的通道，为实施增产措施创造条件，水泥返到地面。

2、注水泥固井作业所用水泥是一种有特殊要求的硅酸盐水泥，其成分、物理化学性能都有明确而具体的要求。

煤层气裸眼洞穴完井
煤层气开发中的裸眼洞穴完井，半个世纪以前就诞生了，但直到1977年Amcoco公司利用此法在圣胡安盆地Cahn1井实施后，其潜在优势才被真正认识。

之后，众多公司相继采用此技术在圣胡安盆地北部水果地组煤层进行储层改造，取得了良好的效果。

具体工艺是在较高的生产压差作下，利用井眼的不稳定性，在井壁煤岩发生破坏后允许煤块塌落到井筒中，进而形成物理洞穴（自然裸眼洞穴完井）；或者人工施加压力（从地面注气、水），然后突然释放，使井壁煤层发生破坏，再清除井底的煤粉，形成较大尺寸的物理洞穴。

从现场试验结果看，裸眼洞穴完井的产量远远高于压裂井，一般为3~20倍。

之后一些学者对裸眼洞穴完井的增透机理进行了系统探讨，如图6.5所示，主要包括以下几个方面。

洞穴：洞穴是在煤层重复性坍塌和煤屑的清除过程中形成的，其有效直径一般为3~4 m，且其形状不规则。

洞穴的形成增大了煤层的裸露面积，消除了煤层在钻井过程中形成的伤害，实现了井筒与煤层的最大限度沟通。

破碎带：由于洞穴效应的延续，使洞穴以外的煤层发生张性破裂和剪切破裂，形成一定范围的破碎带。

破碎带的有效半径一般为6~8 m。

破碎带的形成，使煤层内一些处于封闭状态的原始微裂缝相互沟通，同时也形成一些新的裂缝，使得此带的渗透率明显增加。

扰动带：在造洞穴过程中，由于应力释放作用会在剪切破碎带以外产生一定的扰动效果，这种扰动相当于一种压力波的冲击作用，从而在煤层形成一个半径约60 m左右的渗透率升高区，即扰动带，其范围与煤层物性和造洞穴的井底压力有关。

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。

煤层机械强度低，一般煤层取心收获率低，完整性差。

而且煤层气井都是选择在含气量较高的煤区，割心提升时，随着取心筒与井口距离的缩短，煤心中游离气不断逸出，当达到一定值时会将煤心冲出取心筒，造成取心失败。

4、煤层气井产气周期长，对井的寿命要求高。

煤层气主要是吸附在煤层缝、隙表面上的吸附气，它的产出规律与天然气正好逆向，须经过较长时间的排水降压后才慢慢地解吸。

据有关资料介绍，煤层气井少可供开采20年以上，因此对井的寿命要求特别高。

二、煤层气井钻井技术1、煤层造穴技术为了易于实现水平井与洞穴井在煤层中成功对接并且建立气液通道，需要在洞穴井的煤层部位造一洞穴，洞穴的直径一般为0.8～1.5m，高为2～5m。

Mineral Technology384《华东科技》煤层气钻井工艺及完井技术研究陈悦亨（广东煤炭地质二0二勘探队，广东 广州 510800）摘要：对煤层气钻井工艺进行研究，总结影响煤层气钻井正常施工的因素，目的是通过对各项影响因素的分析，构建针对性的钻井工艺，确定完井技术方案，并通过合理工艺技术的选择，保证煤层气钻井的顺利进行，推动产业稳步及高效的发展。

关键词：煤层气；钻井工艺；完井技术随着我国煤矿产业的展，煤层气在能源结构中占据十分重要的位置。

2015年，国家能源局发布了《煤层气勘探开发行动计划》，这一计划中要求加快煤层气的勘探开发，并通过高效技术的运用，提高煤层气的采收率，以推动我国煤层气产业的可续发展。

但是，由于煤层气储存的特殊性，在实际的产业运行中，出现了煤层保护与钻井安全矛盾突出的问题，这些现象若不能及时处理，会影响煤层气钻井工艺的整体效果。

因此，在煤层气产业发展中，为了提高钻井效率，需要细化煤层气钻井工艺，并构建成熟的井技术，提高我国煤层气开发的率，为行业的发展提供技术支持。

1 煤层气钻井技术特点 结合煤层气钻井工艺形式，其技术特点如下：第一，煤层气的目标层为煤层，煤既是生气层又是储气层。

第二，煤层的孔隙和割理都很发育，煤储层普遍压力低，地层破碎，易发生井漏。

第三，煤层气钻井的井壁稳定性差，容易发生井下复杂事故。

第四，改进钻井工艺，减少钻井液的微粒和胶体颗粒对煤层气运移通道的充填和堵塞，可以在一定程度上会增加资源开采量[1]。

2 工程概况 2.1 项目概况 山西地区煤层气钻井工程项目是煤层气地面抽采井钻井工程，煤层气井设计为L 型水平井。

在煤层气的开发过程中，L 型水平井与直井、定向井等开发方式相比，其优越性主要体现在：通过增加煤层段井眼长度，扩大了煤层泄露面积，可有效沟通煤层裂隙和割理，从而增加单井产气量，经济效益显著。

因此，蓝焰煤层气公司决定在郑庄区块推广水平井， ZH-L40-1井布置在郑庄矿3#煤层中，目的是为了解决3#煤层瓦斯突出问题。

简述煤层气开发常用钻井完井技术应用摘要：煤层气作为一项非常规资源，主要是以依附的状态存在于煤层当中，并且最为主要的成分为甲烷，含量高达90%以上。

在文本中，结合煤层气钻井完井常见问题，对较为常用的水力脉冲钻井、激光钻井、径向水平井钻井等钻井完井技术及其应用进行详细分析，最后也对煤层气钻井技术应用要点及注意事项进行阐述。

也希望本文研究内容能够为相关人士发挥一定参考作用。

关键词：煤层气；钻井完井技术；应用；分析煤层气是一种非常规的油气资源，对其进行有效开发，可以实现天然气良好接续。

然而在实际煤层气开发过程中，由于受到裂缝体系发育较多、应力敏感性较强等问题影响，导致钻井完井技术应用中容易对储层造成不良影响。

为确保煤层气正常开发，加强煤层气钻井完井技术应用研究非常有必要，通过钻井完井技术在煤层气开发中顺利实施，也能够保障和提高煤层气开发效果[1]。

1煤层气钻井完井技术实施情况分析1.1技术实际应用难点在实际使用钻井完井技术进行煤层气开发过程中，受到特殊成岩结构、沉积方式等因素影响，导致技术有效应用比较困难，主要体现在：（1）井壁不够稳定，在开展钻井完井施工过程中，成井壁坍塌事故发生机率比较高，进而引发井下复杂事故，随着现代科学技术不断发展，钻井技术也取得巨大进步，现阶段也可以充分借助水基，又或者是油基钻井液体系，虽然可以充分发挥出保护储层作用，但是因为在地层应用过程中会出现比较大的滤失量，也会导致钻井液粘度降低、携岩性较差问题发生，最终致使井下复杂事故发生；（2）煤层易受污染，在煤层钻进过程中，为了保障钻进速度和钻井安全性，就需要对液体密度和固相含量进行添加，但是这会对储层造成不利影响，具体体现在：得到的储层压力准确性不足、表皮系数偏差相对较大等等；（3）煤层形态分散情况严重，在煤层区域存在很多游离气，从某种程度上来说也会影响到取芯，因为煤层胶结比较松散，使得取芯过程中很难完整进行，而煤层气主要是通过地层气，然后不断富集起来，一旦完成割芯工作以后，就需要将其往上提，这时候取芯筒到井口的长度也会呈现出逐渐缩小趋势，内部芯包含的气体也在不断被解吸，就很容易使煤芯冲出筒外，进而出现取芯失败的情况。

国内煤层气钻井完井技术发展现状随着我国能源需求的快速增长，煤炭作为我国的主要能源资源，在经济社会发展中仍扮演着不可或缺的角色。

然而传统的煤炭开采方式存在很大的环境污染和安全隐患，为了推动煤炭的清洁有效利用，煤层气钻井技术应运而生。

作为一种新兴能源，煤层气是一种天然气，主要成分是甲烷，也含有少量乙烯、乙烷等物质，是一种清洁、环保、低成本的燃料。

目前，煤层气产业在我国仍处于初级阶段，但随着近年来政策的大力支持和技术的不断突破，煤层气钻井完井技术也得到了快速的发展。

一、煤层气钻井完井技术的发展历程煤层气钻井完井技术的发展经历了三个阶段：试验阶段、推广阶段和加快推进阶段。

试验阶段：上世纪80年代，我国在广西、山西等地对煤层气钻井开展了试验，取得了一定的成效。

然而由于技术水平的限制，钻井效率和完井质量较低，难以实现商业化开采。

推广阶段：1996年，我国提出了煤层气产业的发展战略，将煤层气列为国家支持的重点开发项目。

随后，我国对煤层气钻井完井技术进行了大力推广，技术稳步提升，取得了较大的进展。

然而在推广过程中，也暴露出了技术和人员不足等问题。

加快推进阶段：近年来，我国对煤层气开发的重视程度不断加强，各地政府纷纷加大对煤层气开发的支持力度。

同时，我国的煤层气钻井完井技术也得到了快速的发展，目前已初步实现了“可持续、高效、安全”的商业化开采。

二、煤层气钻井完井技术的现状1、钻井技术的突破传统的煤层气钻井方式主要采用钻井机或压缩机等设备压缩空气将煤层气排放至地面，但由于压缩空气含氧量高，易引发事故。

近年来，我国的煤层气钻井技术经过不断的探索和创新，出现了一些新技术，如泡沫钻井技术、柔性制冷技术等，使得钻井作业更加高效安全。

2、完井技术的提升煤层气完井技术是指在钻井之后，进行钻孔衬套、水泥封固等工艺，保障煤层气井的长期稳产。

近年来，我国的煤层气完井技术也得到了大力提升。

例如新型包套完井技术、自膨胀水泥注浆技术等，大大降低了完井成本并提高了完井质量。

煤层气洞穴-筛管完井工艺李宏欣1张学峰2(1.河南省煤层气开发利用有限公司,河南 450016; 2.河南豫中地质勘察工程公司,河南 450053)摘 要:洞穴完井是单一厚煤层重要的煤层气增产完井技术之一。

洞穴完井工艺流程概括为:钻头钻至煤层顶界上3m 时停止钻进,进行裸眼地球物理测井,下技术套管,注水泥固井。

检查固井质量合格后,钻穿煤层至底板下10m 完钻。

在完成该段裸眼测井和固井测井后,下入喷射式造穴器造穴,洞穴直径达到112m 时停止造穴。

最后在裸眼煤层段及以下井段安装悬挂式割缝筛管,并密封衬管和套管之间的环形空间。

煤层气可以流过筛管割缝进入井筒。

关键词:赋存地质条件 煤层气 煤储层 洞穴完井Cavity -Perforated Casing Completing Technology for CBM WellLi Hongxin 1,Zhang Xuefeng 2(1.Henan Province CB M Development &Utilization Ltd 1Co 1,Henan 450016; 2.Henan YuzhongGeological Engineering Co 1,Henan 450053)Abstract:Cavity Completing is one of the important techniques for enhanced completing in a single thick sea m.Cavity completing technique includes roughly the following steps:drill the borehole until the drill bit in -tersects the material 3m above the top boundary of coal seam;make geophysical logging in the open borehole;lower the casings and proceed ce menting.Continue drilling after proving the quality of cementing up to the standard,and stop drilling until the bit penetrating the coal seam and reaching the material 10m belo w the floor of seam.After the loggings are finished in the open borehole section and in the cemented borehole,a jet is lowered to under ream the coal sea m to form a cavity until the diameter of the cavity reaches 112m.Finally,set the slotted casings in the open hole coal sec tion and the section beneath as well.Seal the annular space be -tween the lining and casings.CB M can then enter the well through the slots of perforated casing.Keywords:Geological occurrence c onditions;CB M;coal reservoir;cavity completion 为了改变煤层透气性差设计采用洞穴-筛管完井这一技术,目的在于有效扩大煤储层暴露面积或渗流面积,最大限度降低钻井液和固井水泥浆对煤储层的伤害,保持煤储层和井筒之间最佳的连通条件,煤层气流达到井口的阻力最小。

煤层气的完井技术第一篇：煤层气的完井技术煤层气的完井技术常用的完井技术目前常用的完井技术有以下几种：1、裸眼完井这是在煤层气开发的最初阶段广泛采用的一种完井方式，可以避免在注水泥过程中造成伤害，且成本较低。

但是使用这种完井方式不能选择在某一煤层进行测试和完井、不能格挡各单个煤层间的气窜，而且由于井筒中煤细粒的聚集不能在煤层之下，煤细粒也常堵塞井筒，使煤层中的气不能有效地流向井眼。

因此这种完井方式逐渐被另一种裸眼扩眼完井方式所取代。

2、裸眼扩眼完井在煤层之上下套管，然后在水，空气或泡沫的负压下钻穿煤层，再使用空气或泡沫排出循环钻井液，并在煤层段扩眼，形成一个大的中腹。

因为负压钻井减少了地层损害，扩眼又进一步提高了井筒附近劈理系统的渗透性，所以可以获得较好的产能。

煤层段的空腔有时是通过井的多次“冲击过程”，即可获得预期的扩眼效果，然后经高速空气或泡沫循环除去井筒中坍塌的煤屑和流入的地层流体，再下入衬管，即可投入生产。

3、下套管射孔压裂完井套管完井解决了裸眼完井遇到的许多问题，可以选择行的对某一煤层进行完井和开发，可以在煤层之下钻一段“鼠袋”，用于储集煤细粒和安装脱水泵，从而获得更高的产气量，压裂处理可以有效地提高产能，在对煤层实施水力压裂时，常采用较高的处理能力，压裂可以在煤层甚至邻层中产生相当复杂的裂缝形态，包括垂直裂缝和水平裂缝。

除上述二种基本完井方式之外，还有两项新技术可以提高气井产量和降低成本。

4、水平井钻水平井是一项极具潜力的天然气裂缝煤层气藏的完井技术，与最大渗透性方向垂直的长水平井眼已被证明是十分有效的。

最大渗透率方向与通常天然裂缝方向一致，或与壁理方向一致，所以在最大渗透率方向容易确定的情况下，可采用钻水平井有效地开发煤层气，但若最大渗透率方向不好确定，最大渗透率方向与劈理方向关系不大，这种情况下水平井就不一定比相当长度的水力压裂裂缝更有效。

5、多层完井多层完井是降低煤层气开发成本的一种重要手段，通过多层完井，可以增大一口井的开采储量，提高井的产量，降低单位开发成本。