煤层气开发钻井工艺及设备选择方案

煤层气孔施工方案引言煤层气孔施工是一项关键的技术，用于开采煤层气资源。

有效的施工方案能够最大限度地提高煤层气开采效率和安全性。

本文将介绍煤层气孔施工的基本原理、常用的施工方法以及施工过程中需要注意的一些关键点。

基本原理煤层气孔施工是通过钻孔等方式在煤层中制造出一系列通透的孔道，将煤层中的煤层气释放出来。

基本原理包括以下几个方面：1.煤层气分布：煤层气主要存在于煤层中的煤体孔隙和裂隙中，以及吸附在煤体表面上。

施工需要充分了解煤层气在煤层中的分布情况，选择合适的施工方法。

2.孔道通透性：施工过程中需要保证孔道的通透性，以便煤层气能够顺利释放出来。

通常使用钻孔等方法制造孔道，同时施加适当的压力。

3.孔道密度和尺寸：合理控制孔道的密度和尺寸对煤层气开采具有重要影响。

密度过低会导致煤层气释放不畅，密度过高则不利于煤层气的扩散和集中排放。

常用施工方法煤层气孔施工的方法多种多样，常用的包括以下几种：1.钻孔法：通过钻孔设备在煤层中制造通道，使煤层气能够流通。

一般采用岩石钻机或钻探机进行钻孔，可以根据煤层深度和孔道尺寸选择合适的钻孔设备。

2.爆破法：针对较硬的煤层，可以选择爆破方法进行施工。

通过爆破煤层，破坏煤层结构，增加煤层孔隙和裂隙的通透性，便于煤层气的释放。

3.水力压裂法：对于煤层裂隙较多或者煤层气释放不畅的情况，可以采用水力压裂技术。

通过注入高压水或压裂液，对煤层进行压裂，扩展裂隙，提高煤层气释放效率。

4.注浆封隔法：在施工过程中，煤层周围的地层可能存在严重的漏水问题，会导致煤层气释放困难。

此时可以使用注浆封隔技术，在钻孔孔道周围注浆，加固地层，防止漏水影响施工效果。

施工关键点在煤层气孔施工过程中，需要注意以下关键点：1.安全措施：煤层气孔施工涉及到钻孔、爆破等操作，存在一定的安全风险。

施工人员需要戴好安全帽、防护眼镜和防护服，严格按照操作规程进行施工。

2.施工设备：选择合适的施工设备对施工效果至关重要。

第七章煤层气地面开发技术煤层气地面开发包括煤层气生产井施工和后期排采管理两部分内容，涵盖了煤层气生产井钻井、测井、固井、增产改造、设备安装、排采等一系列程序。

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，建立起气流通道。

3、混合完井混合完井也叫多煤层完井，根据各煤层特点和上下围岩性质，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煤层，在煤层中按设计方向延伸几百米至上千米。

水平井水平段一般采用裸眼完井或214英寸（11.43cm ）割缝衬管完井。

二、煤层气井固井工艺 向煤层气井钻井井眼中下入套管，并在套管和井壁环空中注入水泥浆，以加固井壁、封隔煤层施工程序叫固井。

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松软易坍塌地层、水层、漏层；安装井控井口装置。

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，它将目层及非目层隔开，给煤层气生产形成中途不流失通道，为实施增产措施创造条件，水泥返到地面。

煤层气勘探、开发、利用方案一、实施背景煤炭资源是我国最重要的能源资源之一，但传统煤炭开采方式存在环境污染、安全事故等问题。

为了解决这些问题，我国开始大力发展煤层气勘探、开发、利用，以实现煤炭资源的高效利用和经济转型升级。

二、工作原理煤层气是指在煤层中存在的天然气，其开采方式主要包括水平井和竖井两种方式。

水平井是通过在煤层中钻探一条水平井道，然后在井道中进行煤层气开采；竖井则是通过在地面钻探一条竖井，然后在煤层中进行煤层气开采。

煤层气勘探、开发、利用方案的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 勘探：通过地质勘探、测井、地震勘探等手段，确定煤层气的分布、储量、品质等。

2. 开发：根据勘探结果，选择合适的开采方式，进行井口建设、井下设备安装等工作，实现煤层气的开采。

3. 利用：将开采得到的煤层气进行处理、运输、利用，包括发电、供热、工业燃料等。

三、实施计划步骤1. 勘探阶段：确定煤层气的分布、储量、品质等，选择合适的开采方式。

2. 开发阶段：进行井口建设、井下设备安装等工作，实现煤层气的开采。

3. 利用阶段：将开采得到的煤层气进行处理、运输、利用，包括发电、供热、工业燃料等。

四、适用范围煤层气勘探、开发、利用方案适用于我国煤炭资源丰富的地区，如山西、陕西、内蒙古等地。

五、创新要点1. 采用先进的勘探技术，提高勘探效率和准确度。

2. 采用先进的开采技术，提高煤层气开采效率和安全性3. 采用先进的利用技术，提高煤层气利用效率和环保性。

六、预期效果1. 实现煤炭资源的高效利用，提高能源利用效率。

2. 促进经济转型升级，推动产业结构调整。

3. 减少煤炭开采对环境的影响，保护生态环境。

七、达到收益1. 提高煤炭资源的利用效率，降低能源生产成本。

2. 推动相关产业的发展，提高就业率。

3. 促进经济转型升级，提高经济发展水平。

八、优缺点优点：1. 实现煤炭资源的高效利用，提高能源利用效率。

2. 促进经济转型升级，推动产业结构调整。

收稿日期:2009212215作者简介:王　军(19752),男,江苏盐城人,主要从事石油装备管理工作,E 2mail :hdsyjwj @ 。

文章编号:100123482(2010)0320079204煤层气勘探开发设备配套方案建议王　军1,解　庆2,刘金荣2(1.中石化华东石油局物资装备处,南京210011;2.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,兰州730050)摘要:目前煤层气勘探开发虽取得突破,但在煤层气勘探开发专用设备配套方面还没有形成一套全面的配套方案。

对煤层气勘探开发与石油天然气勘探开发技术进行了对比,提出了煤层气专业设备的配套方案建议。

关键词:煤层气;勘探开发;设备配套;方案中图分类号:TE9 文献标识码:B 煤层气()是一种新型洁净的能源,是一种以吸附状态的形式自生自储在煤层中的非常规天然气,它在气体能源消费中的比重达到15%左右,将成为常规能源的必要补充[1]。

由于煤层气的存储方式与石油天然气的存储方式有很大的区别,主要是与煤伴生并以吸附状态的形式自生自储于煤层中,煤层气成藏机制的特殊性使其在勘探开发时所使用的设备与常规的石油天然气的勘探开发需求设备存在一定的差异性。

煤层气的勘探开发虽然具有较高社会效益,但同时也是高投入、低收益的产业。

因此,用开采天然气的队伍、装备和技术去开采煤层气显然是不经济和不合理的,只有对石油天然气勘探开发技术和装备进行有针对性的改进,才能应用到煤层气勘探开发中去。

这就需要对煤层气勘探开发特点进行深入的研究,根据煤层气勘探开发的特点,对常规石油天然气勘探开发技术中使用的物探、钻井、固井、测录井、压裂等设备进行有针对性的技术改造,提出一套适合煤层气勘探开发的技术及与之配套的设备。

1　物探设备配套建议1.1　物探的特点煤层气物探与石油物探一般多采用地震勘探的方法,施工方式也基本相同,所以石油物探的装备一般都可以沿用到煤层气勘探,但二者由于施工深度和数据采集要求存在差异,因此在设备配套方面也存在差异,主要区别是:①煤层气勘探没有石油勘探所要求的勘探深度深,一般<2000m ,从对数据收集方面考虑,煤层气勘探要求是高分辨率、小线距、小道距、空间采样率高、时间采样率高,检波器采用单点接收;②由于煤层气地震数据收集的特点,在地震数据采集设备配置上建议地震仪器所需要的道数一般配置2000～3000道即可,但要求轻便、操作简单、使用方便灵活,环境适应性好,兼容性好。

煤层气水平井方案1.方案设计1.1选址：选取地质条件良好、煤层埋藏深度适中、含气量较高的地区作为水平井的选址点，避免地质构造复杂、含水层丰富等问题的存在。

1.2井型设计：根据煤层气田的特点，选择合适的水平井井型。

常用的井型有水平主井和支撑井两种。

水平主井负责收集煤层气，支撑井则用于增加井眼的稳定性和增加压裂作业的缓冲地带。

1.3井距设计：井距的设计应根据地质条件、煤层厚度、煤层气含量等因素进行合理安排，以保证煤层气的充分开采。

1.4钻探方法：根据地质条件和煤层厚度，选择合适的钻井方法。

常用的钻探方法有常规钻井、立体钻井、环状钻井等，可根据实际需要选择合适的方法。

2.技术要点2.1钻井方法：常用的钻井方法有钻井绳、钻井管和旋喷法等。

钻井绳法钻井速度快，但要求井眼稳定性高；钻井管法钻井成本低，但作业效率较低；旋喷法结合了两者的优点，常用于煤层气水平井的钻井作业。

2.2完井技术：水平井完井技术是确保煤层气产量和采收率的关键。

常用的完井技术有压裂技术和射孔技术。

压裂技术通过将压裂液注入煤层，使其裂缝扩展，增加煤层的渗透性；射孔技术通过在煤层中钻孔，打通煤层与井筒之间的通道，使煤层气能充分流入井筒中。

2.3井眼稳定性控制：由于水平井位于地下较深处，地应力较大，井眼稳定性较差，需要采取一定的措施进行控制。

例如，在钻探过程中使用加筋套管和套管级间充填物，增加井眼的稳定性。

2.4井壁清洁与防塞措施：在钻井过程中，由于煤层中存在大量的湿气和浮游物质，会导致井壁被污染和堵塞。

因此，需要采取适当的措施进行井壁清洁和防塞，以确保水平井的正常运行。

综上所述，煤层气水平井的方案设计关键在于选址、井型、井距和钻探方法等的合理选择，而技术要点则涵盖了钻井方法、完井技术、井眼稳定性控制以及井壁清洁与防塞措施等方面。

只有在正确的方案设计和技术要点的指导下，水平井才能有效地提高煤层气的采收率和产量。

煤层气开发钻井工艺及设备选择方案APE OGGO 李向前2010-12煤层气简介煤层气(Coal Bed Methane/CBM。

煤层气俗称“ 瓦斯” ,其主要成分是甲烷,它是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。

在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期,纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。

甲烷通常是由水压支撑在煤层气中。

煤层气的主要组成部分(95%是天然气。

因此,煤层气具有热值 /每立方米与天然气几乎一样,可与天然气混合运输。

煤层气就像天然气,相对便宜,是清洁燃料。

CBM 是 21世纪重点发展的替代能源。

CBM开发技术基本成熟,在中国潜力巨大。

煤层气储量中国煤层气产业数据概览:36.8万亿立方米可开采资源总量占世界总量的 12%41. 5万平方公里煤层气产区面积2010年地面产量为 15亿立方米; 2015年地面产量为 110亿立方米; 2020年达 240亿立方米。

中国 9大煤层气富集盆地:沁水盆地,鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天山和海拉尔等含气盆地(群、 121个含气区带。

中国煤层气资源丰富,发展前景广阔,资源分布集中,适于开发资源比例大, 煤层气产业刚刚起步,煤层气市场逐步步入商业化阶段,煤层气资源量与常规天然气相当,有效勘探开发可以对常规天然气形成重要补充。

目前能够商业化的煤层气主要目标市场为山西沁水、韩城、河南、湖北、湖南等中部地区储存特点:低渗透,低压力,开发难度较大。

煤层气开发与常规天然气开发技术不同煤层气开发流程 -地面开发第一步:勘查规划(国家投资带动外资第二步:招商引资(区块开采权:中石油,中联,煤业集团第三步:钻井、固井、压裂、排采(承包商承包:煤田地质勘探队; 钻井工程公司等等第四步:运输(井口压缩机,管道输送第五步:应用(煤层气发电,加气站,工厂,民用煤层气钻井工艺简介“ 井下抽采” 与“ 地面钻采” 是煤层气开采的两种方式。

“ 地面钻采” 煤层气机理:地面钻采煤层气就是利用垂直井或定向井技术来开采原始储层中的煤层气资源。

煤层气钻井设备配套建议煤层气钻机使用情况目前国内用于煤层气开发的钻机主要是进口的车载液压钻机、国产3000m之内的石油钻机、水源钻机和煤田钻机等。

通过对近几年煤层气施工的钻机情况调研,从钻深能力看,完全能够覆盖煤层气勘探开发和煤矿瓦斯地面抽采对钻深的要求,但存在的主要问题有：a)国产的水源钻机和煤田钻机由于钻台面太低无法安装防喷器和固控设备,不能达到安全环保的要求;石油钻机能够满足安装防喷器的要求,但使用成本太高,搬迁安装时间长,对路面和井场要求高,不能满足煤层气勘探开发对低成本高效率的要求。

b)国外液压车载钻机在施工方面能够满足高效、环保的要求,但也存在一次性投资太高,生产成本高,备件等待时间长、费用高等问题。

车载液压钻机几乎将能利用的空间全部应用起来,将液压装置、空压机、绞车、泥浆泵、增压泵等设备全都安装在车上,表面看来是搬迁非常方便,但在使用时存在不便于维护保养和在施工的过程中的热量不容易散发，给现场的使用维护带来了很多的问题；另外煤层气施工多在丘陵地带，路面较狭窄和路桥的承载能力较差，而进口车载液压钻机及车的自重较大，这就使进口车载液压钻机快速搬迁安的特点得不到发挥,甚至影响正常的施工进度配套建议由于目前适用于煤层气钻井的钻机都不同程度地存在一些问题,必然影响我国煤层气勘探开发快速发展。

根据对煤层气钻机的调研和查阅大量的煤层气勘探方面的资料,就国产煤层气专用钻机提出如下几点配套建议：a)实现高效低成本钻井和多种施工工艺的需求。

我国煤层气地面抽采经济效益较差、投资费用较高、见效周期长。

因此,钻机与配套设备应符合低成本、高效率、国产化的要求;为满足煤层气钻井深度浅、快速搬迁安、施工周期短的要求(一般1000m井的钻井周期约一个星期),建议煤层气钻机采用车载式,相应的配套设备也应为撬装式或车载式,按照标准形式留有多个接口,根据不同井的施工工艺要求配套相关的辅助设备(钻井液钻井、空气钻井设备,洞穴完井、绳索取芯工具等),达到快速配套、快速安装、多种施工工艺能力组合,实现探井、生产井以及丛式井和水平井的钻井需要。

煤层气开采实施方案煤层气是一种重要的清洁能源资源，其开采对于我国能源结构调整和环境保护具有重要意义。

为了有效、安全地开采煤层气，制定科学合理的煤层气开采实施方案至关重要。

本文将从地质勘探、井网布局、开采工艺、环保措施等方面，提出煤层气开采实施方案的具体内容。

首先，地质勘探是煤层气开采的基础。

通过对煤层气地质储层的勘探，确定煤层气的储量、分布规律和地质特征，为后续的开采工作提供重要依据。

在地质勘探阶段，应充分利用地球物理勘探、地质钻探等技术手段，获取准确的地质数据，为后续的井网布局和开采工艺提供支撑。

其次，井网布局是煤层气开采的关键环节。

合理的井网布局能够最大限度地提高煤层气的开采效率。

在确定井网布局时，需考虑煤层气储层的地质特征、气体运移规律、地表地貌等因素，科学确定井位和井距，形成合理的井网结构，提高煤层气的开采率和采收率。

再次，开采工艺是煤层气开采的关键技术。

目前常用的煤层气开采工艺包括水平井钻采、压裂增产、注采技术等。

在确定开采工艺时，需充分考虑煤层气储层的渗透性、孔隙度、地应力等因素，选择适合的开采工艺，提高煤层气的开采效率和经济效益。

最后，环保措施是煤层气开采的重要保障。

煤层气开采过程中会产生大量的废水、废气和固体废弃物，对环境造成一定影响。

因此，在煤层气开采实施方案中，需制定科学的环保措施，包括废水处理、废气治理、固体废弃物处置等，最大限度地减少对环境的影响，实现煤层气的清洁高效开采。

综上所述，科学合理的煤层气开采实施方案对于保障煤层气开采的安全高效具有重要意义。

通过地质勘探、井网布局、开采工艺和环保措施的合理设计和实施，可以实现煤层气资源的可持续开发利用，为我国能源结构调整和环境保护作出积极贡献。

希望相关部门和企业能够重视煤层气开采实施方案的制定和落实，推动煤层气产业的健康发展。

第十一章煤层气的勘探开发技术煤层气开发的成败，关键在于采取一整套与煤储层物性相适应的钻井、完井、压裂、排采等技术措施。

第一节钻采工艺技术开采煤层气常用的有三种布井方式，即针对煤层的垂直钻井、水平钻井和针对采空区的钻井。

垂直井是从地面打钻穿过煤层进行采气，是目前主要的钻井方式（图11-1）。

这种开采方式产气量大、资源回收率高、机动性强，可形成规模效益。

但它要求有利的地形条件、厚度较大、渗透性较好的煤层或煤层群。

水平井有两种：一种是从巷道打的水平抽放瓦斯井；另一种是从地面先打直井再造斜，沿煤层钻水平井（排泄井或称丛式井）（图11-2），在煤层内打若干水平分枝时，又称为分枝水平井或羽状水平井（图11-3）。

水平钻井的方向与面割理方向垂直，适于厚度大于1.5m的厚煤层，成本较高。

采空区钻井：从采空区上方由地面钻井到煤层上方或穿过煤层（图11-2）采空区。

采空区顶板因巷道支柱前移而坍塌，产生新的裂缝使瓦斯从井中涌出。

如果采空区顶部还有煤层并成为采空区的一部分，瓦斯涌出量更大。

产出气体中混有空气，热值降低。

由于产出气中含氧高，不宜管道输送，产量下降较快的井宜就地利用。

图11-1 煤层甲烷井类型图图11-2 排泄孔钻井工艺图一、钻井类型分类按煤层层数分类：根据一口井开采的煤层层数分为单煤层井和多煤层井。

单煤层井井筒只与一个煤层连通，多煤层井井筒与多个煤层连通。

根据埋深分类：浅层气井井深大于300m，一般200~300m以上属甲烷风化带，不利于煤层气保存；深层气井井深大于1500m，1500m以下煤层埋深大，成本高。

目前煤层气最深的井有2438m。

一般井深为300~1500m。

按井网的位置分类：有边缘井和内部井两种。

图11-3 我国第一口水平井实钻井眼轨迹三维图根据钻井类别分类：有资料井（取心井）、试验井（组）、生产井和检测井四种。

资料井主要通过钻区探井取准煤心作含气量等参数测试、试气，并用单项注入法求取煤层渗透率。