煤层气井固井技术的研究

煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进研究摘要：近年来，随着中国煤层气开采的发展，新储层日益复杂，老煤层气田发展的困难也越来越大。

进一步提高老煤层气田发展效益，合理发展边际油地面积和提高油气采收率，是中国石油工业的共同目标。

近年来，在中国新发现的低渗透储量已占据全国新探明储量的50%以上。

应增强中国低渗透新探明储量的发展优势，大大提高单孔生产率。

实现低渗透率煤层的合理开发利用，实现国民经济的基本能源需求，是发展中国深煤层气产业的一个迫切任务。

本文对煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进进行分析，以供参考。

关键词：煤层气；水平井；钻井工艺；研究引言水平井钻井技术是煤层气高效抽采的关键技术之一。

中国的煤层气钻井技术主要借鉴引用油气开发钻井工艺，随着当前钻井技术的不断发展，水平井钻井技术体系已取得长足进步，尤其是在井眼轨道、井身结构、井眼轨迹和井眼稳定性影响因素探究等方面，技术工艺和参数优化水平有了很大的提升。

但对于煤层气开发，上述技术改进大部分基于工程技术研究方面，很少有基于煤层气开发原理的技术研究，因此有必要基于煤层气水平井井型设计，研究综合各类煤层气水平井井型的优点和缺点，针对性提出配套钻井工艺参数优化方法，提高煤层气水平井抽采效率。

1水平井分段压裂工艺研究1.1水力喷射分段压裂工艺水力喷射分段压裂是一种集射孔、水力压裂、封隔于一体的新型增产技术。

该工艺通过特殊套管爆破和岩石成孔等手段产生高速流体。

工作面流体压力大于破裂压力，形成单向主裂纹。

实际施工中会泵送少量的橡胶液，若确定载体溶液与喷嘴之间的距离，则孔数会迅速增加。

在注塑成型、密封圈关闭几分钟后，根据密封圈的设计性能或最大密封圈压力下的最大允许泵速，从密封圈中去除橡胶。

此时应根据设计排砂量和磨管内砂浓度对混合砂进行破碎。

第一次研磨后，调整钻具，使喷嘴对准下一次挤压和喷射研磨的位置，然后进行分级研磨。

根据需要，在不同裂缝尺寸的水平井中，可通过单根管线进行水力浇筑，并可以精确控制水平井的水力裂缝位置。

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。

煤层气井开发与控制技术的研究与应用随着我国能源消耗的大量增长，传统的能源开发已经越来越难以满足大家的需求，因此，探索新的能源开采方式和技术显得更为必要。

在这个方面，煤层气成为了近年来备受关注的热点。

煤层气是存在于煤层孔隙中的天然气，其开采技术相对较新，但却具有许多优势。

首先，与传统石油和天然气储量相比，煤层气资源丰富，储存量大。

其次，在采掘过程中，煤层气的开采并不会破坏煤层结构，同时，可以充分利用地下水资源，对环境保护也很有利。

但是，在煤层气开采和控制过程中，也需要应对不少技术难题。

比如，煤层气井多存在于高地应力，水文地质复杂、件层受破坏等复杂条件下。

那么，如何开发出高效且安全的煤层气控制技术，就成为了亟待解决的问题。

一、煤层气井开发控制技术的研究在煤层气井开发控制技术的研究方面，需要对矿区的地质特点进行研究，并在此基础上使用现代化技术，推动煤层气井的开发与控制。

目前，就煤层气井开发控制技术的研究已经涉及了多个领域，包括了地质勘探、动态监测、安全控制等方面。

对于地质勘探，煤层气井的开发需要依据一些有用的地质数据，例如煤层气储层的岩性、构造等等。

而地下水的存在也是煤层气井的开发过程中必须得面对的问题。

因此，地下水的监测与管理，也是煤层气井研究的重点之一。

另外，煤层气储层为含气煤层，所含气体成分和条件十分复杂，且含气煤层常常存在于高地应力、水文地质复杂等条件下，如何在这种条件下实现煤层气储层运营成为了技术难题。

二、煤层气井开发控制技术的应用在近年来，煤层气技术的应用也已经进入了实际生产领域，与传统能源开采技术相比，其生产成本低、环保效益好，先进的安全控制技术，使得煤层气井的运营效率和安全环保性与日俱增。

特别是在我国，煤层气已经成为了解决能源需求与环境保护的有力工具。

三、煤层气井开发控制技术未来展望煤层气目前在我国的应用仍然处于起步阶段，其应用领域的广度和深度都有待发展。

未来，煤层气井开发技术与控制技术将更加成熟和完善。

煤层气水平井施工技术研究与应用随着能源需求和环境保护意识的日益增强，煤层气成为一种备受关注的清洁能源。

煤层气水平井是一种常见的开采方法，其施工技术的研究和应用至关重要。

本文将从以下几个方面详细讨论煤层气水平井施工技术的研究与应用。

一、水平井施工技术的分类与特点水平井施工技术主要包括直推型、压裂型以及钻爆型。

直推型水平井施工技术是运用聚能穿透技术，以压裂作辅助手段，将钻孔直推至煤层中。

压裂型水平井施工技术则将孔眼打到煤层中，再通过水射流对煤层进行压裂，形成水平井。

钻爆型水平井则利用钻爆器具将煤层炸裂扩大孔径，施工较为简单快捷。

这些不同的施工技术各有特点，可以根据实际情况选择合适的技术进行施工。

二、水平井施工技术的关键问题与解决方案在水平井施工中，存在一些关键问题需要解决。

首先是井眼稳定性问题，由于存在地应力差异以及煤层裂隙的存在，井眼容易变形和坍塌。

为解决这一问题，可以采用固井技术和应力控制技术。

其次是井眼离心力的影响，这可能导致顶部和底部井眼直径不一致。

通过提高钻杆转速和适时的挤压，可以减少离心力的影响。

另外，水平井的通流能力也很重要，通过增加压裂和合理设计井眼，可以提高水平井的通气能力。

三、水平井施工的关键设备与技术在水平井施工中，关键的设备和技术主要包括钻井设备、固井设备、压裂设备和井下测量设备等。

钻井设备需要满足水平井的要求，包括低噪音、高效率和可靠性等特点。

固井设备则需要能够稳定井眼以及提高固井质量。

压裂设备需要能够产生足够的压力，以扩大煤层孔径。

井下测量设备则用于监测井孔、煤层应力和温度等参数。

四、煤层气水平井的应用及其效益煤层气水平井通过有效开采煤层气，可以提高煤层气开采的效率和产量，减少煤层损失。

同时，煤层气水平井的施工技术还可以减少液体的使用，降低了对环境的影响。

此外，煤层气水平井还可以增加煤层接触面积，提高采收率，节约开采成本，并且降低了安全风险。

因此，煤层气水平井的应用具有广泛的推广和利用前景。

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。

2018年09月煤层气井固井存在的问题及技术措施探析杨赫（大庆油田有限责任公司钻探工程公司钻井二公司质量室，黑龙江大庆163000）摘要：煤层气作为近几年新兴的清洁能源之一，我国已意识到了对其进行开采的重要性，已经开展了一系列的开采行动。

对于煤层气的开采利用，一方面对我国天然气资源的不足产生一定的缓解，另一方面为我国煤炭资源的开采增加了一定的安全保障，但目前我国在当前煤层气的开采利用阶段，仍然存在着一定的技术壁垒尚未突破。

关键词：煤层气；固井技术；技术措施煤层气是指贮藏于煤矿中煤层孔隙中的天然气，且我国由于煤矿资源的储藏量较大相应的煤层气的储藏量也相对较大，但由于其储存于煤层中，相较于一般的油气层存在着耐开采机械强度弱、孔隙度低，易发生坍塌及污染的问题，再加上开采技术的处于起步阶段尚未成熟，就使得在进行煤层气的开采利用时，在钻井、固井等技术方面存在着一定的特殊性，就导致仍存在诸多技术问题亟待解决。

1煤层气概述煤层气也就是我们日常中常用到的“瓦斯气”，使煤炭产生过程中所产生的衍生物质，先关数据表明在煤炭的生成过程中，每吨煤炭可释放出50-300m 3的煤层气，且煤层气的主要成分是可再生清洁能源之一的甲烷，因此对于煤层气的开采、利用将对我国工业发展中生态环境的保护和经济效益的提升有着积极地作用。

目前随着我国煤炭工业发展的不断进步，以及国家政策的扶持，煤矿的开采规模也趋于增大，但对于煤层气的利用率仍然偏低，且开采效率也较低，因此就需要我国煤矿开采在未来的发展中针对煤层气开采利用的技术进行研究。

2煤层气开采中所存在的问题和难点2.1煤层气开采难点煤层气所储存的煤层间的孔隙压力梯度小于白帕斯卡每米，导致煤层所能承受度而压力也较小，且极易因为受到外界压力的压缩、扩张发生变化，出现坍塌造成重大经济损失。

除此之外，煤层气储藏层中的煤层间的孔隙并不是单一的孔隙，是由基质孔隙和裂纹孔隙所组成的，这就导致煤层的分布经常出现断层和不连续，且各煤层之间极易发生渗透。

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。