煤层气固井特点及技术

煤层气藏特点及煤层气井压裂技术压裂酸化程技术中压裂酸化工程技术中心主要内容一、煤层气藏特点及压裂改造难点二、煤层气压裂工艺技术介绍三、煤层压裂施工分析及认识（以沁南区块为例）四、煤层压裂新思路一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层储气特点割理：主要的渗流通道，同时也是水的储集空间。

主要的煤层吸附气储集空间基岩微孔：主要的煤层吸附气储集空间。

一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层的解吸渗流特点降压解吸扩散渗流一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层开采特点¾煤层既是煤层气的生气源岩又是其储集层。

¾煤层气开采过程中存在一个临界解吸压力，当煤层压力高于解吸压力时，煤层气被吸附在煤层孔隙内表面，而非处于游离状态，这就要求在开采过程中井底气被吸附在煤层孔隙内表面而非处于游离状态这就要求在开采过程中井底流压必须低于其吸附压力。

¾煤层气的产出要经过解吸—扩散—渗流的过程。

煤层气含量越高，煤层气临界解吸压力越高，煤层气开始解吸产出时的地层弹性能量越高，临界解吸压力与原始煤层压力越接近，就越有利于煤层气的高产。

一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层具有较强的应力敏感性，压裂中易造成压敏伤害煤层具有较强的应力敏感性压裂中易造成压敏伤害基质岩体的软硬应力敏感性缝面支撑凸体分布岩石中裂缝抵抗闭合的过程，实际上是裂缝上下两面凹凸不平的接触变形过程，煤岩在所有岩体中最软，缝面最平整光滑，因此煤岩最软缝面最平整光滑因此煤岩应力敏感性最强。

一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析围压增大后煤层气测渗透率急剧降低，当围压解除，渗透率只能恢复围压增大后煤层气测渗透率急剧降低当围压解除渗透率能恢复到原渗透率的45%左右，因此，压力敏感对煤层的伤害极大。

压裂过程应避免净压力的突然上升和下降，排采过程中应避免排采强度过大、避免流压上下波动，以减小压敏伤害。

一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤岩具有易碎性，压裂过程中产生煤粉，对储层形成污染。

煤层气井浅探摘要：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埋藏浅, 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。

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

根据煤储层的特点,固井技术对策及外加剂的选择。

探讨当前煤层气固井所要研究解决的问题.关键词：煤层气裂隙灰分1煤层气储层的组成煤层气储层(煤层)具有双重孔隙结构,即裂隙和基质的孔洞孔隙煤层在形成过程中自然生成两组互相垂直的内生裂隙一组为面割理为主要裂隙组可以延伸很远; 另一组为端割理只发育于面割理之间。

两组割理与层理面正交或陡角相交从而把煤层分割成若干小块体。

这些基质块体中发育了许多以微孔隙为主的孔洞孔隙,其内表面上吸附着水和气体,这些吸附气体就是煤层气。

而游离气和水溶一般很少,可以忽略不计。

因此煤层气储层的含气量只与其基质有关。

煤层中的构造形成的外生裂隙,在排采前充满地层水;而在排采时,则是流体流向井筒的通道。

因此煤层气储层的渗透率只与其裂隙有关。

煤层中的基质除微孔隙中吸附着水和气外,其固体部分则是由有机质和矿物质组成。

矿物质由多种成分构成,常以粘土矿物为主。

而有机质则是煤。

的可燃物,可分为可挥发和不可挥发的两部分。

煤层气储层首先是由裂隙和由裂隙分割围限的含微孔隙的基质两个部分组成的。

但就煤层气储层的组成成分而言,又是由四个部分构成的:有机质、矿物质、水和气。

2影响煤层气井产量的主要因素分析从客观角度说，影响煤层气井产量的原因主要有三个方面：第一是煤层气的吨煤含量，在其它条件基本一致的情况下，吨煤含量高的区域，产气量相对高；另外一个原因是煤层本身的渗透性和微裂隙之间的相互连通性，连通性好的储层通常能获得较高的产量；第三个影响煤层气井产量的原因就是储层中的水含量。

当然了，煤层气井的压裂效果和排采方式也是影响煤层气产量的原因之一，但本文认为并不是主要因素。

超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用
超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用
敬倩;王海升;强明宇
【期刊名称】《中国石油和化工标准与质量》
【年(卷),期】2018(038)004
【摘要】煤层气井具有:井身浅、井底温度低、力学稳定性差等特点,采用常规水泥浆固井常出现稠化时间长、流动性差、失水量大、易污染、易发生气窜等问题.因此,试验超低密度水泥浆固井技术,以便实现低压固井,达到保护储层的目的则显得十分有必要.本文以山西晋城某区块13口试验井为例,介绍了超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用及取得的成果,希望可以为煤层气开发井固井工程提供一定的借鉴及思考.
【总页数】2页(185-186)
【关键词】煤层气井;固井;超低密度
【作者】敬倩;王海升;强明宇
【作者单位】中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中030600;中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中030600;中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中 030600 【正文语种】中文
【中图分类】TE256
【相关文献】
1.适合煤层气井固井的低密度水泥浆体系 [J], 李明; 齐奉忠; 靳建洲; 于永金
2.超低密度早强水泥浆在天然气井固井中的应用[J], 魏周胜; 王文斌; 陈小荣; 韩湘义; 冯旺成; 肖纪石。

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。

111浅谈煤层气井固井存在的问题及技术措施温晓桐（山西省地质矿产研究院，山西 太原 030001）摘 要：近年来，我国对煤层气的抽采工作给予很大的政策支持和资金援助，但是我国煤层气的整体开发进度远远低于国家相关政策规划要求，距离世界发达国家之间还有很大一段差距，远远不足于西方发达国家的平均水平。

其中的原因有很多，最主要的就是在对煤层气进行抽采和使用过程中存在着许多技术性难题，这些技术问题直接制约着我国煤层气的开发进程。

本文主要对煤层气井在固井过程中存在的问题进行讨论，并提出一些相应的技术措施。

关键词：煤层气；固井技术；问题研究中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1003-5168(2015)-12-0111-1煤层气产生于煤层形成过程中，其中甲烷的含量占据了煤层气的绝大部分，因此，煤层气是一种可再生的清洁能源。

我国煤层气储存量十分丰富，但是整体的抽采作业还处于起步状态，与西方发达国家相比还有很大一段距离。

其中一方面与国家的政策制度有关，另一方面与煤层气抽采技术有关。

近年来，我国大力鼓励支持发展煤层气开发有非常重要的政策支持。

另外，由于煤层气处于煤层间隙，在煤矿采煤过程中很难对煤矿工作层的气压进行平衡，因此，在对煤层气进行抽采过程中还面临着诸多问题，还有许多技术问题有待解决。

1 煤层气介绍煤层气又被称为“瓦斯”，通常产生于煤炭产生过程中，据相关数据显示，从泥炭发展到无烟煤的整个过程中，每吨煤都会释放产生出高达50~300立方米的煤层气，煤层气中含量最多的组成成分是甲烷，是一种可再生的清洁能源。

据相关统计，我国煤层气的存储量达到36.8万亿立方米，还有许多煤层气资源还正处于勘探状态。

此外，煤层气的抽采对于保护生态环境、提高社会经济效益具有直接的影响力。

随着我国煤炭工业不断进步，加上国家相关政策的支持力度不断增大，整体矿采规模逐渐增大。

但是我国煤层气抽采的整体效率却很低、利用率也特别低，我国煤层气产业需要在抽取和利用的整个阶段的广度和深度方面都有待发展。

固井工艺技术介绍固井是一种油田工程术语，是一种在钻井完毕后进行的一种工艺技术。

固井的主要目的是为了保证油井的安全生产以及生产效率的提升。

固井工艺技术主要包括固井设计、固井材料、固井操作和固井质量监控等内容。

接下来将介绍固井工艺技术的相关内容。

首先是固井设计。

固井设计是固井工艺技术的第一步，也是至关重要的一步。

固井设计需要考虑井口条件、地层情况、井身结构、井口状况等多方面因素，来确定固井的材料、技术和工艺等细节。

合理的固井设计可以确保井下油气的安全生产，提高固井的成功率。

其次是固井材料。

固井材料主要包括固井水泥、固井搅拌液等。

固井水泥是固井中最关键的材料之一，它需要满足强度、粘度、密度等多种性能要求。

固井水泥主要用于封堵地层裂缝、巩固井壁等。

固井搅拌液主要用于保持井筒稳定、减少钻头抛失等。

固井材料的选用要根据具体情况进行合理选择，以确保固井质量。

再次是固井操作。

固井操作是固井工艺技术的核心环节，包括固井设备搭建、固井材料加入、固井搅拌、固井施工等过程。

固井操作需要专业的操作人员和先进的设备来完成，要注意操作规范、施工流程、安全防护等方面。

固井操作质量直接影响固井结果，必须高度重视。

最后是固井质量监控。

固井质量监控是固井工艺技术的最后一环，通过监测固井过程中的各项参数和数据，来评估固井质量是否符合要求。

固井质量监控包括实时监测、常规检测和质量评估等内容，需要及时处理发现的问题，并采取相应的措施来保证固井质量。

总的来说，固井工艺技术是油田工程中非常重要的一个环节。

通过科学合理的固井设计、选择优质的固井材料、规范操作和严格的质量监控，可以确保油井的安全生产和高效运营。

希望相关从业人员能够加强对固井工艺技术的学习和实践，不断提高固井水平，为油田工程的发展做出更大的贡献。

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。

固井注意事项及要点
（1）水泥浆返高：必须达到设计要求，保证压裂时地层不被压穿，一般是返至地面，生产套管一般返至最上层煤顶板上250~300m左右。

质量要求设计水泥返高超过最上一层目的煤层顶界150m，实际超过顶界不少于50m，其中要求合格的水泥环段不少于30m。

（2）声幅测井，评价水泥环胶结质量
声幅测井检查是否可能会发生层间窜通现象，要防止层间窜通，若水泥环胶结不好，射孔后煤层段套管，排采时随着水压的下降，地层中的水层将会顺着胶结不好的水泥环流向井筒，导致产水量增大，液面难以下降。

（3）人工井底
要求最下一层目的煤层底界距人工井底≥40m，人工井底至管鞋≥10m。

生产中人工井底至管鞋只有2m左右【浮箍+短接+浮鞋（引鞋）】。

有时，钻井队未下入短接。

太薄层的话，容易压穿底部，2m左右的水泥没有10m厚的水泥封固质量好。

（4）试压
套管柱试压应于声幅测井、人工井底符合设计要求厚进行要求套管柱试压介质与井内介质相同或用清水，。

煤层气开发工艺及排采技术一、产出理论（前言）煤层气开采通过抽排煤层及上覆岩层中的地下水，从而降低煤储层的压力，促使煤层中吸附的甲烷气体解吸释放出来。

煤储层条件和煤层气赋存环境条件是煤层气开发的基本地质条件，煤层气开发是在充分认识这些基本地质条件基础上通过特定的工程（钻井、压裂、排采等工艺）改变煤层气赋存环境条件（地应力、地下水压力、地温环境）使煤储层条件发生变化的过程，从而使煤层中吸附的甲烷气解吸出来。

煤层气的排采是一个“解吸-扩散-渗流”的连续过程，在实际排采中可分为三个阶段，Ⅰ阶段为排水降压阶段，煤储层压力高于煤层气解吸压力，该阶段主要是产水，并有少量的游离器和溶解气产出；Ⅱ阶段为稳定生产阶段，煤储层压力降至煤层气解吸压力之下，产气量相对稳定，并逐渐达到产量高峰（一般在3年左右），产水量下降到较低水平；Ⅲ阶段为产气量下降阶段，产少量水或不产水，该阶段的开采时间最长。

由于煤层气抽采目的、对象、条件和资源条件的不同，形成了不同的煤层气开发模式，总体上分为煤矿井下抽采和地面钻井抽采两大类。

图表 1典型煤层气井的气、水产量变化示意图时间 产量Ⅰ Ⅱ Ⅲ产气量产水量 临界解压力压力二、煤层气的开发工艺煤层气开发的目的主要是有效地开发和利用煤层气资源、最大限度的改善煤矿安全生产条件（降低瓦斯）、更好的保护环境等几个方面。

按照煤层气开发服务目的不同，煤层气开发总体上分为煤矿井下抽采和地面钻井开发两大类，而我们公司目前所实行的“采煤采气一体化”的瓦斯治理模式是把上述两种开发方式的有效结合，它不仅有效的服务了煤矿的安全生产而且实现了煤矿瓦斯利用的最大化。

（一）、煤矿井下抽采目前煤矿井下抽采技术已由单一的本煤层抽采发展到本煤层抽采、邻近层抽采、采动区抽采等多对象抽采；抽采技术也由单一的钻孔抽采发展到钻孔、巷道、地面井和混合抽采等。

按抽采对象的不同煤矿井下抽采开采层抽采邻近层抽采围岩抽采采空区抽采采动区抽采废弃矿井抽采按照煤层气抽采与采煤的顺序采空区抽采技术采空区的瓦斯来源：1、未能采出而被留在采空区的煤炭中存有一定数量的残存瓦斯；2、顶板和周围煤（岩）中的瓦斯；由于采空（动）的的影响，在煤层的顶板和底板的围岩内产生大量的裂隙，特别在采空（动）区上方形成冒落带，造成相邻的煤层和围岩压力释放，邻近煤层与围岩中的大量瓦斯通过裂隙涌入开采工作面。

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。