煤层气井固井工艺新技术

214随着社会的不断发展，科学技术也在不断的提高，固井技术也在不断的完善，其中无论是固井材料、固井工艺技术还是水泥添加剂等都和以前发生着巨大的变化，在固井技术方面很多工艺技术得到了研发，并在钻井实践当中得到了应用，从而满足了勘探行业的需要，随着我国对钻井技术的不断研究，我国在固井技术方面得到了很大的进步，然而随着钻井数量的不断增加，油气井也越来越深，对钻井技术的难度也越来越大，在钻井过程中也遇到了越来越多的问题，因此，现在急需解决的问题是在现有固井技术的基础上加强对固井技术的研究，可见加强对固井技术的研究具有重要的现实意义。

1 固井技术存在的主要问题（1）存在债安全密度窗口的固井问题。

在解决这个问题上一些油田常采用的是地层承压堵漏，或者是运用防漏水泥浆、配套隔离液、减少管下及固井中的压力激动、采取近平压固井工艺、以及低排量替等措施，并且很好的控制了一些异常低压系数并使得低压系数可以控制在了正常系数之下。

但是仍然不能够达到理想的效果，不仅使得固井的质量比较差，也没有从根本上解决固井中的井漏问题。

（2）深井一次性长封固段封井、低压易漏长封段固井技术。

很多油田都面临着一次性封固段封井的问题，这主要是由于封固井段比较长，在水泥的上下面存在着较大的温差，较低的地层承压能力，在固井时容易发生漏失等原因，许多油田采取的方法常常是双击注入水泥固井技术，但是这种技术存在着一定的危险性和局限性，现在的低密度水泥浆体系也不能对长封井段固井的问题进行解决。

因此仍需要进一步提高深井一次性长封固段封井、低压易漏长封段固井技术。

（3）固井难度增加，固井质量有待提高。

由于一些油田固井难度在不断的增加，使得套管损坏，造成不平衡的注采，使得在部分复杂区块在井桶刨面上出现了偏高的异常低压的压力系数，从而加大了提高复杂调整井固井质量的难度。

咋一些深井以及超深井当中小间隙固井问题经常出现，井眼的质量比较差并且井下的环境状况也比较恶劣。

有的一些井中甚至无法将管扶正器放进入，造成固井在施工时排量特别低，还有顶替效果特别差等都是面临的主要问题。

浅谈煤层气固井技术摘要：我国的煤层气资源十分丰富，但开发利用刚刚起步。

煤层与一般的油气层相比，具有埋藏浅，微孔隙和裂缝发育，煤层的机械强度和孔隙度较低，易坍塌，易污染。

文章根据煤层气井的特点，介绍了一般油气井固井与煤层气固井的区别、煤层气固井的特点及难点，总结了目前煤层气固井存在的主要问题。

关键词：煤层气固井固井质量水泥添加剂一、煤层气固井技术研究1.煤层气井的特点1.1煤层埋藏浅，一般在300~1500m之间，井底温度及压力低，远远小于油气井的井底温度与压力。

煤层孔隙及割理发育且具有双重孔隙结构，其微孔和超微孔的体积约占50％以上(孔隙内表面积高达200~400m2/g煤)，吸水后易产生井壁垮塌、漏失，并造成孔隙堵塞。

1.2煤层孔隙压力梯度一般小于0.01MPa/m,属于低压地层地层压力系数变化规律性差，很难预测，难以平衡压力固井。

1.3煤层微孔隙发育，割理多，非均质性强，机械强度低，力学稳定性差，在外力作用下极易破碎。

该特点在钻井上极易引起煤层的坍塌。

破碎，导致井径扩大率偏大。

1.4煤储层存在渗透性滞后现象。

煤层的渗透性低，孔隙压力低，钻井和固井过程中平衡压力大，煤层极易受到伤害。

2.煤层气固井的特点和难点2.1煤层的空隙压力梯度和破裂压力梯度低，水泥浆密度比钻井液密度（1.03~1.10g/cm3）高得多。

煤层气井封固段一般为600~1200m，水泥浆一般要求返出地面由于封固段长，固井过程中易形成高的过平衡压力，很容易发生漏失。

一方面水泥浆低返，影响固井质量；另一方面水泥浆渗入煤储层，对煤层造成很大伤害。

2.2煤层气井一般采用二开结构，用0215.9mm钻头钻开煤层，下入0139.7mm 生产套管。

固井时替浆量少，除压塞液外，一般井替浆量只有5~11m3，注水泥完毕即有一般体积以上水泥浆进入环空，如此少的替浆量，固井根本无法实现紊流顶替。

受设备及井下条件限制，固井时也根本达不到稳流顶替的排量。

中国煤层气井固井技术发展现状随着全球能源供应结构调整的步伐加快，煤层气成为全球范围内重要的非常规能源资源之一。

在中国，煤层气储量巨大，被广泛应用于供热、供气、发电等领域。

与此同时，各种技术手段的引入和开发也给煤层气勘探和开采产生了新的运用前景。

在煤层气的提取过程中，井固是煤层气开采的重中之重，对于煤层气气量、产量以及开采生产效率的提升具有不可替代的作用。

本文将就中国煤层气井固技术常规、新技术以及其发展现状进行探讨。

一、煤层气井固技术常规随着煤层气勘探和开采的不断深入和技术的不断进步，井固技术作为煤层气开采的关键技术之一，不断得到完善和改进。

其主要靠水泥浆固井、混凝土输入、杆中泵送等方法实现。

在实际操作中，煤层气井固技术一般根据具体的地质环境以及井筒情况进行选择，其主要的目的是有效防止井壁的塌陷、开裂以及各种地质灾害的发生。

常规的井固技术需要针对目标地层的物理、地质、力学等特性进行合理的泥浆浓度的调整。

二、煤层气新技术除了常规井固技术之外，近年来中国煤层气井固技术逐渐发展出一些新技术。

例如高渗细砂桥化技术、无异矿浆固井技术、混凝土短钉注入井固技术等技术。

与传统技术相比，新技术在施工和使用方面都更加方便和效果更好。

其中，高渗细砂桥化技术是指在井口始建产气细砂体，以一定的压力作用下，对井筒进行桥化处理，从而形成稳定的井壁支撑体系；无异矿浆固井技术是指通过改变井固泥浆体系中的成分和物化特性，使其与煤层气钻井水化学性质相同，使得固井泥浆不会干扰地层的水化特性，从而提高煤层气采集的成功率；混凝土短钉注入井固技术是指采用混凝土作为井固材料，配以短钉进行固化，可以有效保证井的稳定性和安全性。

三、煤层气井固技术发展现状当前，中国煤层气井固技术正处于不断完善和推动的阶段。

在具体的实践操作中，井固材料的使用和施工方式等方面越来越规范和科学化。

各种新技术的介入也推动了煤层气井固技术的不断进步。

同时，在传统技术基础上，将原材料进行优化、掺杂、改性等措施，以达到更好的强度和延展性。

煤层气固井特点及技术我国的煤层气资源十分丰富，开发利用刚刚起步。

煤层与一般的油气层相比，藏浅微孔隙和裂缝发育，煤层的机械强度和孔隙度低，易坍塌、易污染。

文章根据煤层气井的特点，介绍了煤层气井固井的特点及难点，总结了目前煤层气井固井存在的主要问题。

根据煤储层的特点，提出了固井技术对策及外加剂的选择。

标签：煤层；微孔隙；固井煤层气不同于常规油气，它是以吸附态为主吸附于煤层孔隙中。

目前煤层气固井技术需要考虑两个因素：①将储层及相邻的上下岩层封闭，以便建立产区通道；②用优质的水泥和不同作用的外加剂配出性能优良的水泥浆，优质的水泥环保护产层，保障压裂作业，延长每口井的开发寿命。

1 煤层气井固井的特点煤层埋藏浅，顶替效率低。

煤层气井井深浅，固井时替浆量少，注水泥完毕即有一半体积以上的水泥浆进入环空。

受设备及井下条件的限制，固井时根本达不到紊流顶替的排量，且紊流顶替时环空返速高，摩阻大，在低压易漏的井中甚至会压漏地层。

同时煤岩层光滑、不规则的解理面不利于水泥环二界面的胶结，对水泥浆性能要求较高。

煤层压力低，固井时易发生漏失。

煤层气井的封固段长一般为300～1200 m，煤层孔隙压力梯度低，水泥浆密度比钻井液密度高得多（钻井液密度一般在1.03～1.08g/cm3之间）。

煤气层地层压力系数变化规律性差，难以平衡压力固井。

在固井过程中水泥浆密度高或施工不当，都易形成过平衡压力而导致漏失，一方面导致水泥浆低返，影响封固质量；另一方面使水泥浆渗入煤层，污染煤层。

2 煤层气固井技术2.1 固井水泥浆体系满足煤层井固井要求的水泥浆体系，要求适应储层特性，低温快凝、低失水、高早强、浆体稳定性好、稠度适宜，同时对煤层的伤害小。

2.1.1 水泥浆密度煤层岩心强度和煤储层地应力特征决定了水泥浆密度范围和环空液柱压力系统的设计。

按照常规要求，水泥浆密度应大于井眼坍塌压力、小于煤层渗漏压力。

在此基础上，在水泥石抗压强度满足要求的条件下，采用密度尽量低的水泥浆。

煤层气固井技术煤层气是指储集在煤层中的天然气。

与石油天然气的游离态储存方式不同，煤层本身既是气源岩也是煤气储集层，90％左右的煤层气吸附在煤基岩中，形成了一种巨大的新兴潜在能源。

自上个世纪50年代美国率先采用降压、解吸、扩散和渗透工艺技术开采煤层气资源以来，美国的煤气产量接近天然气产量的5％，已经形成煤气的规模化开发。

目前，我国山西、江西的煤层气开发已初具规模，并呈增长趋势。

由于受煤层物性的限制，国内煤层气井的完井工艺主要采用套管射孔方式。

固井作业是套管完井工艺中的关键环节，而水泥浆体系则在很大程度上决定了固井质量的优劣。

山西煤层气井的固井作业中已经采用了低密度早强低滤失水泥浆体系，并取得了良好的效果，但由于该水泥浆体系不具备膨胀特性，故对于复杂条件(纵向地层剖面同时含有油、气、水层)浅煤气井的防窜固井施工尚难奏效。

（一）煤层气井固井作业的技术难点１、煤层气井的地层特点（1）煤层的机械强度低，杨氏模量小(一般为2.1×103～6.8×103MPa)，泊松比通常在0.2～0.3之间，故煤岩更易被压缩，井壁易垮塌。

（2）煤层孔隙及割理发育且具有双重孔隙结构，其微孔和超微孔的体积约占50％以上(孔隙内表面积高达200～400m2／g煤)，因而渗透性大，吸水后易产生井壁垮塌、漏失，并造成孔隙堵塞。

（3）煤气层属低压多压力系统剖面，地层压力系数变化规律性差，难以平衡压力固井。

（4）煤层流体的PH值呈酸性，易和水泥浆滤液反应产生沉淀而污染气层。

2、煤层气固井的技术难点与一般的油气井相比，煤层气井固井的技术难点在于：（1）煤层气井井深浅(通常在200～1500m之间)、井底温度低(25～45℃)，强度发展缓慢，失水不易控制；（2）煤气储层的高渗透性及强水敏性使得水泥浆的滤失量大、产层伤害加剧；（3）煤岩层光滑、不规则的解理面不利于水泥环二界面的胶结；（4）随着煤层气的开采，煤层会进一步收缩破裂，产生微间隙。

新型低固相硅酸盐体系在煤层气钻井中的应用随着煤层气开发的不断推进，煤层气钻井技术也在不断发展。

传统的水泥胶浆固井存在一些问题，如硬度大、粘度高、施工周期长等。

为了解决这些问题，新型低固相硅酸盐体系应运而生。

新型低固相硅酸盐体系是以SiO2和Al2O3等物质为主要成分的水胶体系，具有加水凝固、不收缩、硬度高、抗渗透等特点。

这种水胶体系中的粒子比水泥粒子更细，相互之间的粘合作用也更强，因此能够形成更加紧密和坚固的固井结构。

此外，新型低固相硅酸盐体系的黏度较低，施工过程中能够更加顺畅、方便。

1. 提高固井质量。

新型低固相硅酸盐体系具有较高的硬度和紧密性，可以形成更加坚固、紧密和耐久的固井结构。

这种固井效果可以提高井眼墙稳定性，减少井壁垮塌和漏失的问题，从而提高固井质量。

2. 增加裂缝封堵效果。

新型低固相硅酸盐体系的颗粒更加细小，比较容易渗透到煤层间隙和裂缝中，凝固后可以有效地封堵这些裂缝，防止煤层气向井筒内泄漏，从而提高油气采收率。

3. 减小施工风险。

新型低固相硅酸盐体系的低黏度和加水凝固性质使得施工过程中更容易控制顺利，减少施工过程中的风险，可以缩短施工周期，提高施工效率。

4. 改善环保性能。

新型低固相硅酸盐体系不含水泥中存在的有害金属离子和有机物物质，因此对环境无污染物排放问题，更加安全和环保。

总的来说，新型低固相硅酸盐体系具有多方面的优点和应用前景。

在煤层气钻井方面，采用这种新型水胶体系进行固井既有利于提高固井质量，又有助于提高油气采收率，具有重要的应用价值和广阔的市场前景。

临兴区块煤层气井固井技术研究与应用近年来，我国煤层气产业蓬勃发展，临兴区块作为煤层气资源丰富的地区之一，煤层气勘探开发工作也在积极推进中。

而在煤层气勘探开发中，固井技术一直是一个重要的环节，它直接关系到井下的气体抽采效果和安全保障。

因此，临兴区块煤层气井固井技术的研究与应用具有重要意义。

一、研究背景煤层气井的固井工作是保证井下地层气体不泄漏，提高井下气体抽采效率的重要工作。

目前，我国煤层气井固井技术存在着一些问题，比如水泥配方不合理、施工过程中存在的技术难题等，这些问题都对煤层气产业的发展带来一定的影响。

二、煤层气井固井技术研究1.水泥配方研究水泥固井是煤层气井固井工艺的核心步骤，而水泥的配方直接影响到井下固井效果。

通过对临兴区块煤层气井的地质条件、井孔结构等进行分析，研究优化水泥配方，提高固井效果和可靠性。

2.施工工艺研究在实际施工中，煤层气井的井深、井孔直径等因素都会影响到固井工艺的选择和实施。

对临兴区块煤层气井的特点进行分析，研究制定适合该区块的固井工艺流程，提高固井施工效率。

3.技术难题研究在煤层气井固井过程中，会遇到一些技术难题，比如井孔不规则、地质条件复杂等。

对这些难题进行深入研究，探索解决方案，提高固井工作的技术水平和经验积累。

三、煤层气井固井技术应用在研究的基础上，将优化后的固井技术应用到临兴区块煤层气井的实际施工中。

通过实地施工实践，验证新的固井技术的可行性和效果，不断优化、改进固井工艺，提高煤层气井的固井质量和生产效率。

四、结论临兴区块煤层气井固井技术的研究与应用是一个重要的课题，通过系统研究和实践应用，可以提高煤层气井的固井效果和生产效率，推动煤层气产业的健康发展。

希望本文的内容能够对相关领域的研究人员和从业者有所启发，促进我国煤层气产业的发展和进步。

煤层气井井下新工艺应用杆管偏磨、腐蚀是煤层气中普遍存在的问题，从煤层气井杆管偏磨、腐蚀特征和规律入手，探讨煤层气井杆管偏磨、腐蚀防治措施。

本文以几种新工材料入手，对HY级超高强度抽油杆、超高分子量聚乙烯内衬油管、外包覆抽油杆、长柱塞防砂泵、涂料油管等使用效果分析，讨论新工艺材料使用方向。

关键詞：外包覆抽油杆；内衬油管；防腐蚀1 煤层气井井下存在问题煤层气井管柱处在气、水、烃共存的多项介质及不同压力的工作环境中，腐蚀、偏磨问题较为突出；加之煤层中的无机矿物、地层水的影响，造成井筒结垢、煤粉卡泵，筛管堵死等现象。

随着排采强度增加，杆式泵进液口堵、管式泵固定阀漏等问题较为突出。

1.1 材料腐蚀煤层气井储层液体中矿化度高，井下附件在排采过程存在电化学腐蚀及氧化反应，导致抽油杆、油管、泵筒局部变薄或腐蚀。

排水降压过程中溶解氧、硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体会对系统钢材及设施造成严重腐蚀。

1.2 杆柱偏磨煤层气井排水降压过程，杆管之间的摩擦造成磨损，严重将导致管杆磨穿。

随着井排采周期拉长，井下偏磨问题越来越突出，杆管磨损漏失、抽油杆断脱现象不断增加。

1.3 煤粉卡泵一些出煤粉大的井出现卡泵、堵泵、固定凡尔垫死情况，地层吐砂掩埋射孔段、磨损井下设备、煤泥影响井筒等各种问题需要有效治理。

2 煤层气井新工艺材料使用煤层气开采过程中，材料使用对井下工况有很大程度有影响。

以上几种存在问题，目前采取新抽油杆、内衬油管、新设备等工艺对区块井进行治理。

2.1 新抽油杆工艺2.1.1 HY级超高强度抽油杆HY级超高强度抽油杆是在制造新HL级杆的工艺基础上，经过专用特种探伤设备探伤优选后，再采用超音频感应加热表面淬火工艺进行深加工，具有较高的抗拉强度。

沁水盆地试采区投入5口试验井，运行时间平均已达到300天，整体效果高于HL级抽油杆。

2.1.2 外包缚抽油杆外包缚抽油杆在各大油气田中越来越被重视，主要由抽油杆本体、杆头防腐层和杆体防腐层三部分组成。