中石油钻井院煤层气技术介绍

中国煤层气井钻进技术综述X张　晋,张泽宇(中国石油大学(北京)石油工程学院,北京　100000) 摘　要:中国煤层气的开采已经进入初步商业化生产的阶段,煤层气钻进中遇到的许多问题需要将钻井的先进技术与煤储层特征相结合,而不能照搬常规油气田钻井技术。

本文从煤层气井钻进的特殊性、多分支水平井技术、欠平衡钻井技术和煤层气钻井液技术四个方面介绍煤层气钻进过程中的技术。

关键词:煤层气;多分支水平井;欠平衡钻井;钻井液 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)11—0078—02 我国是世界上第一煤炭生产大国,煤炭资源量巨大,同时我国的煤层气资源也十分丰富,2000年由中联煤层气有限责任公司承担的国家计委一类项目“全国煤层气资源评价报告”,预测我国陆上烟煤和无烟煤煤田中,在埋深300～2000m 范围内煤层气资源量为31.46×1012m 3,与我国陆上天然气资源量相当,位居世界第三位。

现在煤层气开采已经初步进入商业生产的阶段,煤层气井的钻进技术在这其中起着重要的作用。

1　煤层气井钻进的特殊性煤层气井钻进的特殊性是由煤储层区别于常规油气储层的特征所带来的。

1.1　储层保护问题突出中国煤层气储层具有独特性,由于成煤期后构造破坏强烈,构造煤发育,所以具有煤层气储层低含气饱和度、低渗透率以及低压力的“三低”特性,煤层钻进的过程中要特别注意储层保护问题。

由于低压和丰富的割理存在,钻井液、完井液和水泥浆很容易造成储层的污染。

1.2　井壁稳定性问题煤层气井钻井中经常会遇到井壁稳定性差的问题,这是由于煤的岩石力学特征造成的。

煤的机械强度低,杨氏模量小,一般在2.1×104kg /cm 3,泊松比值一般在之间0.2～0.3,煤比岩石易压缩,当煤层被破碎后,煤层难以支撑上覆地层的压力易于坍塌,钻开后的煤层,浸泡时间越长,煤层垮塌更厉害。

煤层孔隙和割理发育,煤的孔隙体积一般占总体积的60%,割理也相当发育,钻开后滤失量大,易吸水垮塌产生漏失。

煤层气开采技术随着全球能源需求的不断增长，煤层气作为一种新型清洁能源的开发和利用备受关注。

煤层气是一种在煤层内形成并被吸附的天然气，其主要成分为甲烷。

煤层气的开采技术越来越成熟，其对环境的污染也得到了有效控制，因此其广泛应用已经成为一种趋势。

一、煤层气的开采原理煤层气是在横向和纵向上被煤层裂隙或孔隙中的水吸附，同时由于煤层下方的地质压力，煤层内的天然气在煤层顶部形成了一定的压力，使煤层内的天然气产生自然游离现象。

因此，引导煤层内的天然气排出来是煤层气开采的基本原理。

二、煤层气开采技术煤层气开采技术根据采气方式的不同可以分为两种方式：地面采气和井下采气。

地面采气需要通过钻井设备和管道将煤层内的气体排出，井下采气则是通过井下钻机和煤层凿岩来直接挖掘煤层内的气体。

1. 煤层抽采技术煤层抽采技术是以减少煤层中水的压力来形成煤层动压力，从而通过孔洞将天然气排出。

其主要包括开挖排水井和煤层瓦斯水平钻探井。

2. 爆破松动煤层法爆破松动煤层法需要通过在煤层内进行爆破，使煤层内的天然气得到释放。

其主要包括预削裂爆破法、高压喷射爆破法和空气喷射爆破法等。

3. 气力破碎技术气力破碎技术是通过高压气体喷射，将煤层进行轻微的破碎，从而使煤层内的天然气更容易释放。

其主要包括弹力冲击和气流冲击等。

4. 地层水热裂解技术地层水热裂解技术是通过在煤层中注入高温高压的水，使煤层裂隙和孔隙变得更加通透，从而使天然气能够更加顺利的排出。

其优点是可以提高煤层气提取率，但需要高温高压的流体。

三、煤层气开采的优点和不足1. 优点(1) 煤层气开采可以取代传统的石油、煤炭等能源，避免大量的矿山和工厂污染，具有很强的环保性。

(2) 煤层气可以提供稳定的能源，不受气候和季节限制，可以作为一个重要的能源储备。

(3) 煤层气钻探和开采成本低，可以大量释放能源，为国家经济发展提供有力支持。

2. 缺点(1) 煤层气开采过程中会产生大量的煤层瓦斯，如果处理不当，会对环境产生危害。

煤层气开采原理与方法煤层气开采是指将煤层中积聚的天然气开采出来，并利用它作为能源。

该过程需要采用特殊的技术来确保提取的天然气质量好、产量高且环境友好。

本文将介绍煤层气开采的原理与方法，包括采气方式、采气工艺和采气设备等。

一、煤层气采气方式煤层气采气方式通常可以分为以下几种：1. 抽采法：也叫常规法采气，通过在煤层上钻井并深入到煤层中，然后利用钻井杆将煤层中的天然气吸到地面。

2. 瓦斯抽采法：采用煤层的瓦斯后期回收的方式，通常在开采期结束时才开始运用。

3. 瓦斯抽放法：也称瓦斯抽采前点火排放法，主要用于瓦斯爆炸危险的采矿地点。

采用钻孔上深入开采工作面，从而将瓦斯提取到地面进行处理。

4. 水力压裂法：采用高压水把煤层内部压裂，从而提高煤层透气性，增加天然气产出。

二、煤层气采气工艺煤层气采气的工艺过程通常包括以下步骤：1. 钻井：使用特殊的钻机和杆道在地面上钻出井眼，然后逐步加深到煤层所在的位置，直到可采气位置。

2. 钻孔装置：将钻机转移到所选定的位置上并安装好各种包括管柱、液体输送装置在内的设备。

3. 注水：通过钻井机将水注入钻孔中，将煤层内部的天然气推出，然后将天然气运输到处理设备。

4. 煤层气净化：使用煤层气净化设备去除其中的杂质和水份。

5. 煤层气输送和储存：利用管道将净化后的天然气运输到目的地，并储存备用。

三、煤层气采气设备1. 钻头：钻头通常用于钻井和采气的过程中，通过钻孔有针对性地深入到煤层中，以便对煤层进行采气和控制。

2. 采气管道：将从煤层中采集出来的天然气输送到采气站或输送管道上进行处理和存储。

一般采气管道使用高强度合金钢制造。

3. 采气压缩机：将天然气向输送管线输送时，必须将其进行压缩。

采气压缩机可以将天然气压缩到高压。

4. 膨胀机：将高压气缸中的天然气膨胀到低压下。

5. 处理设备：将采集的天然气进行净化、脱水和除尘等工序以确保天然气的质量。

煤层气开采是通过特殊的技术将煤层中蕴藏的天然气采集出来，使其成为可再生的能源资源。

煤层气开采方法与技术煤层气是一种天然气，储存在煤层中，主要由甲烷组成。

煤层气开采是一种新兴的能源开发方式，它将煤矿的煤层中的天然气利用起来，既能提供清洁能源，又能实现煤矿资源的综合利用。

下面将详细介绍煤层气开采的方法与技术。

1.井网式开采：井网式开采是目前常用的煤层气开采方法。

它通过设置分层水平钻孔和垂直钻孔，在煤层中建立井网系统，将煤层中的天然气连续、稳定地抽采出来。

井网式开采具有开采效果好、井网布置合理、生产能力大等优点，已被广泛应用于煤层气的开采。

2.水平井开采：水平井开采是一种相对较新的煤层气开采方式。

它通过在煤层中平行钻探水平井，使水平井与煤层气的运移方向一致，提高气体采收效果。

水平井开采具有开采效果好、钻井速度快、减少矿井建设工作量等优点，但是水平井的建设和操作技术相对较为复杂。

1.井眼稳定技术：井眼稳定技术是煤层气开采中的关键技术之一、由于煤层中存在着岩层断裂、软弱层等问题，井眼稳定技术的好坏直接影响到井眼的穿越效果。

目前，井眼稳定技术主要采用套管固井、衬套固井和液氮注入固井等方法来保证井眼的稳定。

2.完井技术：完井技术是煤层气开采中的重要环节。

完井技术主要是指将井上的钻井设备检修、拆除后，用专门的设备和工具对井眼进行封堵和密封，确保气体不泄漏。

完井技术主要包括套管完井技术、封堵技术和沉积纠正技术等。

3.固井技术：固井技术是煤层气开采中的关键技术之一，它是指在井眼周围进行注水泥浆、环氧树脂等材料的注入，形成稳定的井壁和环境。

固井技术可以增强油井的强度和耐久性，防止井眼侧泄和污染。

除了以上的方法和技术，煤层气开采还需要进行地质勘探、工程设计、环境保护等工作，以确保煤层气的有效开采和利用。

总之，煤层气开采是一种新兴的能源开发方式，它具有广阔的应用前景和重要的经济意义。

通过煤层气的开采，不仅可以提供清洁能源，还可以实现煤矿资源的综合利用。

为了有效地开展煤层气开采工作，需要采用适当的方法和技术，确保工程的高效、稳定和可持续发展。

煤层气开采方法与技术煤层气开采是指通过对煤层内固定存着的天然气进行开采与利用的一项能源开采技术。

煤层气与石油、天然气等传统能源相比，具有开发潜力大、储量丰富、分布广泛等特点，因而备受关注。

本文将重点介绍煤层气开采的方法与技术。

首先是煤层排水与降压。

由于煤层中常含有一定程度的地下水，所以开采前需要将地下水排出。

煤层气开采时，将煤层内的地下水通过井筒排至井上并降压，可以有效降低煤层中水压，增加煤层气的渗透性和释放性。

煤层排水与降压的方法主要包括抽水法、抽采法和水平井法等。

其次是煤层裂缝刺激。

煤层气主要储存在煤层的孔隙中，而煤层的孔隙率较小，渗透性差。

为了增加煤层的渗透性和裂缝网络，需要进行裂缝刺激。

常用的刺激方法有压裂、爆炸、化学刺激等。

其中，压裂是最常用的裂缝刺激方法，通过将液体或气体注入井孔内，增加孔隙压力，使岩石裂缝扩大，提高煤层气的渗透性。

最后是煤层气抽采。

煤层气主要通过抽采的方式采出。

传统的抽采方式主要是通过抽水和降低井筒压力来驱使煤层气从煤层中释放出来，然后通过气体收集装置将气体收集起来。

随着技术的发展，还出现了一些新的煤层气抽采技术，如真空抽采技术、泵吸式抽采技术等。

除了上述的方法与技术外，煤层气开采还经常采用一些辅助工艺，如注水压裂、人工堵水、注气增压等。

这些辅助工艺可以提高煤层气的开采效果，并降低开采成本。

综上所述，煤层气开采是一项复杂的工程，需要综合运用多种方法与技术。

随着科技的发展，煤层气开采技术也在不断创新与改进，为我国能源开采和利用提供了重要的支撑。

希望在未来，煤层气开采能够进一步提高效率，减少环境污染，为人民群众提供更加安全可靠的能源。

煤层气钻井关键技术一、煤层气钻井技术关键（1）后期完井及排采工作要求煤层气井最大井斜不大于3°，100m增斜率小于1°，井底水平位移小于20m，选择合理的钻具组合，优选钻井参数，确保井深质量。

井深质量要求全井最大井斜角如表所示，当地层倾角大于15°，则最大井斜角适当放宽1~2°。

（2）钻井液使用清水和水气混合钻井液，重点防垮及井垮造成的复杂情况：①钻井液要与煤储层有良好的配伍，钻井液具有以下特点：②降低固相值③降低失水量失水量是钻井液中一项重要性能指标，为防止因钻井液滤液侵入伤害，钻井液中压失水应采用降失水剂来控制在9ml以下。

④酸碱值要适当一般PH值在7.5~8.5之间。

⑤抑制水化、膨胀为防止泥页岩及煤储中粘土颗粒水化分散，膨胀剥落，造成煤储层伤害，可使用钾基系列优质钻井液。

⑥降低钻井液密度，实行平衡或近平衡钻井。

如钻进煤系地层时，规定要用清水，其性能不受限制，但密度＜1.03g/cm3，含沙量小于0.2%。

（3）建立合理的井身结构，加快钻井速度，减少煤层浸泡时间，以减少钻井液对煤层的污染。

（4）取芯，难以形成芯柱，特别是要用清水取芯，清水取煤粉。

绳索式取芯能够达到取芯到装罐的时间要求。

（1）缩短各工序间间隔时间，减少钻井液对煤层的污染，防止煤层垮塌。

煤的机械强度低，杨氏模量小，一般在1135~4602MPa，泊松比一般在0.18~0.42，平均0.33；抗压强度19.5~119MPa，煤比岩石易压缩，当煤层被破碎后，煤层难以支撑上覆地层的压力，易于塌垮，钻开后的煤层，浸泡时间越长，煤层垮塌更厉害。

（2）煤层孔隙和割理发育，煤的孔隙体积一般占总体积的60%，割理相当发育，钻开后滤失量大，易吸水塌垮产生漏失，造成孔隙堵塞。

（3）煤层压力系数变化大，规律差，同一口井不同的煤层压力系数不一样，时常出现上高下低。

（4）煤液量酸性，孔隙发育，要求钻井液PH≦7.5。

煤层气1、煤层气井钻井工艺技术的特点是什么？（1）井身结构煤层气井的试井开采工艺步骤是套管射孔、水力压裂、抽排降压、解吸采气。

因此, 确定煤层气井井身结构时必须综合考虑首先, 技术套管尽童下至煤层顶部地层, 避免发生漏、塌、卡等复杂情况, 确保煤层井段采用低密度优质钻井液, 实施近平衡钻井技术, 有效地保护煤储层。

其次, 煤层底界到套管浮箍的‘口袋”留深应满足煤层含水量及完并降压采气的要求, 试井抽排时既可容纳一定沐积的地层水利于降低地层压力, 使甲烷气尽快解吸, 又要便于聚集产出的煤粉及碎屑物, 防止堵塞渗流通道。

所以, 一般口袋长一。

第三, 生产套管固井时采用两凝水泥, 煤层段采用正常密度水泥浆, 以提高水泥环强度和封固质量上部井段采用低密度水泥浆, 以防止水泥浆失重影响固井质量。

（2）钻井工艺煤岩机械强度低, 可钻性好, 但易破碎垮塌, 造成井下复杂情况。

在煤层段制定钻井参数的原则是, 既要做到安全生产, 又能有效地保护煤层。

煤层段钻井技术措施是放大钻头喷嘴尺寸, 减少压降及循环压耗, 防止射流冲蚀井壁钻具组合采用光钻挺加随钻震击器结构, 当煤岩垮塌井下出现复杂情况时, 能及时处理煤层气井的钻井参数与常规油气井相比,钻压、排量和泵压较低见表接单根前将井底煤层岩屑循环干净, 上提下放无阻卡后先提出方钻杆再停泵, 接单根后先开泵再慢慢下放钻具起钻前循环钻井液时, 钻头应避开煤层段起下钻控制速度, 下钻到底后用小排量慢慢顶通水眼, 禁止堵水眼后憋回压大幅度猛提猛放,防止因操作不当产生压力激动损害煤层。

（3）钻井液钻井液煤储层孔隙压力低渗透性差钻井液侵入将会导致煤层污染影响煤层的产量。

1因此, 实施煤储层保护技术难度较大。

（4）取心工艺煤层取心不但要求煤心完整,而且应尽量减少甲烷吸附气的散失, 这样才能正确计算吨煤含气量, 预测产气能力, 确定钻井布置和开采方式。

甲烷含气量测定的误差取决于煤层岩心从取心钻进到装入解吸罐所用时间的长短, 即取心时间、起钻时间和煤心样品到达地面后装入密封解吸罐所需时间的总和越短越好。

石油开发中的煤层气开采技术在石油开发中，煤层气开采技术的应用越发重要。

煤层气开采技术指的是通过在煤层中注入水来释放煤层气，并将其抽出用作能源。

本文将探讨煤层气开采技术在石油开发中的应用，并介绍相关的开采方法和技术。

煤层气开采技术的应用可以在石油开发过程中发挥重要作用。

传统的石油开采方式往往无法充分利用煤层气资源，而煤层气开采技术则可以将煤层中的煤层气释放并利用。

这不仅可以提高能源利用效率，还可以减少对传统石油资源的依赖，更好地满足能源需求。

在煤层气开采技术中，常用的方法包括水平钻井、压裂和抽采。

水平钻井是指通过将钻孔水平引向煤层来提高开采效果。

这种方法可以增大煤层气的抽采面积，提高产量。

压裂则是指通过注入高压水来打破煤层中的裂缝，从而增加煤层气的释放量。

抽采是将释放的煤层气通过井管抽出，供应给能源市场。

煤层气开采技术的发展也受到了诸多因素的影响。

首先，地质条件对煤层气开采的效果有重要影响。

不同地质环境下的煤层气开采方法会有所不同。

其次，开采成本也是影响技术应用的重要因素。

如果开采成本过高，可能会限制煤层气技术的应用。

此外，环境保护也是煤层气开采技术发展的重要考虑因素之一。

在开采过程中，需要采取措施来减少对地下水资源和环境的影响。

煤层气开采技术在不同地区有着不同的应用。

以美国为例，煤层气已经成为了重要的能源来源，并且取得了显著的成就。

美国在煤层气开采技术方面的研究和应用已经有多年的历史，积累了丰富的经验和技术。

其他国家和地区也在逐渐开展煤层气开采技术的研究和应用。

随着煤层气开采技术的不断发展，人们对其在石油开发中的应用前景充满期待。

煤层气的开采不仅可以提供丰富的能源，还可以减少对传统石油资源的依赖，有利于改善能源结构。

同时，煤层气的开采也可以增加就业机会，促进当地经济发展。

总之，煤层气开采技术在石油开发中的应用前景广阔。

通过合理地利用煤层气资源，并且采用现代化的开采技术，可以提高能源利用效率，减少对传统石油资源的依赖，促进能源产业的可持续发展。