第一章定向井（水平井）钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）T．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然 石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井（多底井） 国外定向井发展简况
（表一）
10．井眼尺寸不受限制 11．可以测井及取芯 12．从一口直井可以钻多口水平分枝井 13．可实现有选择的完井方案 （4）．短曲率半径水平井的优缺点 优点缺点 1．井眼曲线段最短1．非常规的井下工具 2．侧钻容易２．非常规的完井方法 3．能够准确击中油层目标３．穿透油层段短（120—180米）4．从一口直井可以钻多口水平分枝井４．井眼尺寸受到限制
5．直井段与油层距离最小５．起下钻次数多 6．可用于浅油层６．要求使用顶部驱动系或动力水龙头 7．全井斜深最小７．井眼方位控制受到限制 8．不受地表条件的影响８．目前还不能进行电测 第三节定向井的基本术语解释 1）井深：指井口（转盘面）至测点的井 眼实际长度，人们常称为斜深。国外 称为测量深度（MeasureDepth）。 2）测深：测点的井深，是以测量装置 率是井斜角度（α）对井深（L?）的一阶导数。 dα Kα＝─── dL 井斜变化率的单位常以每100米度表示。 8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，?是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。计算公式如下： dΦ ＫΦ＝─── dL
煤层气钻井中的几个关键技术问题 2008-11-17 来源 关于煤层气 1.1煤层气的成因及主要成份 煤层气是一种在含煤岩层中，以腐植性有机物质为主的成煤物质在成煤过程中自生、自储式非常规的天然气，俗称瓦斯，主要成分为CH4，占90%以上。煤层气在煤层中生成，并以吸附、游离状态储存在煤层及邻近岩层之中。 1.2煤层气的危害 煤层气一直被看作是对煤矿开采造成严重安全威胁的有害气体，在煤炭开采史中，由于煤层气导致了多起瓦斯、煤尘爆炸事故和煤与瓦斯的突出事故。煤层气的主要成分甲烷是具有强烈温室效应的气体，其温室效应要比CO2大20倍，散发到大气中的甲烷污染环境，导致气候异常，同时大气中的甲烷消耗平流层中的臭氧，而臭氧减少使照射到地球上的紫外线增加、形成烟雾，还可诱发某些疾病，危害人类健康。 1.3煤层气的利用 另一方面，甲烷作为煤层气的主要成分，其常温下的发热量为3.43～ 3.71MJ/Nm3，其热值与天然气相当，是一种高效、洁净的非常规天然气，可以用作民用燃料，也可以用于发电和汽车燃料，还是化工产品的上等原料，具有很高的经济价值。 1.4山西沁水潘庄矿区煤层气开发 山西沁水潘庄矿区煤层气开发已经初具规模，其中由中联公司开发的煤层气井日产气量平均在2000m3以上，主要用作化工及工业燃料、汽车燃料等，山西晋城煤业集团所属的寺河煤矿正在建设全国最大的120MW燃气轮低热值煤层气发电站。 1.5煤层气钻井工艺 煤层气钻井工艺基本和石油钻井工艺相似，都是在井眼钻成后，全井下生产套管，固井，然后通过射孔、压裂等工艺，最后达到采气的目的。一九四队从2006年8月起在山西沁水县为中联公司施工煤层气井，已成功完井6口，进尺2800多米，实现产值300余万元。本文结合煤层气井施工的实际，提出煤层气井钻井施工中防止井斜、钻井液固相控制、煤层钻进、下套管和固井这四个关键性技术问题。 2.煤层气钻井施工中的几个关键技术问题 2.1钻井防斜 2.1.1煤层气钻井对井斜的要求 由于在钻井完成后，还要进行射孔、压裂、安装井下装置等后续施工，对于钻井质量中的井斜有严格的要求，井深500m井斜0～1.0°为优质，1.0～2.5°为合格，超过2.5～3.0°为不合格，超过3.0°为报废。 2.1.2造成井斜的主要原因
完井技术国内外发展现状分析 第1章前言 1.1 现代完井技术发展现状 完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油气层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。完井设计水平的高低和完井施工质量的优劣,对油气井生产能否达到预期指标和油田开发的经济效益有决定性的影响。 近十多年来,国内外完井均有了较快发展,并已发展成为独立的学科。除常规井完井技术日益完善外,其他特殊井完井也得到了很大发展,如水平井完井、复杂地质条件下的完井、小井眼完井、分支井完井、深井超深井完井、现代智能完井、膨胀管完井等。国内在完井技术方面虽然取得了一些进步,但是与国外相比,完井技术还有很大差距,特别是在不同储层选择合适的完井方式、水平井完井、欠平衡井完井、小井眼完井、分支井完井,从而影响了油气井的产量及经济效益。 1.2 本文的主要研究内容 1．查阅现代完井技术方面的文献，对各种完井技术现状进行综合性分析： (1)射孔完井技术； (2)割缝衬管完井技术； (3)砾石充填完井技术； (4)膨胀管完井技术； (5)封隔器完井技术； (6)智能完井技术。 2. 调研国内外最新完井技术现状，重点分析国内外现代完井技术现状、最新进展、应用成果以及发展趋势等,并对国内完井技术方案实施的可行性和完井技术的研究方向作初步预测和探讨。
第2章常规完井技术 完井方式的选择主要是针对单井而言。虽单井属于同一油藏类型，但是所处构造位置不同，所选定的完井方式也不尽相同，如油藏有气顶、底水，若采用裸眼完成，技术套管则应将气顶封隔住，再钻开油层，而不钻开底水层。若采用射孔完成，则应避射气顶和底水。又如油藏有边水，套管射孔完成时，油田开发要充分利用边水驱动作用，避射开油水过渡带。下面主要介绍常用的几种常规完井方式[1]。 2.1 裸眼完井技术 裸眼完井方式分先期裸眼完井方式、复合型完井方式和后期裸眼完井方式三种。 先期裸眼完井方式（如图2-1）是钻头钻至油层顶界附近后，下套管柱水泥固井。水泥浆上返至预定设计高度后，再从套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井身完井。 复合型完井方式（如图2-2）是指适合于裸眼完井的厚油层，但上部有气顶或顶界邻近又有水层时，可以将技术套管下过油气界面，使其封隔油层的上部，然后裸眼完井，必要时再射开其中的含油段。 后期裸眼完井方式（如图2-3）是不更换钻头，直接钻穿油层至设计井深，然后下套管至油层顶界附近，注水泥固井。固井时，为防止水泥浆损害套管鞋以下的油层，通常在油层段垫砂或者换入低失水、高粘度的钻井液，以防水泥浆下沉。 图2-1 先期裸眼完井示意图 1—表层套管 2—生产套管 3—水泥环 4—裸眼井壁 5—油层
煤层气井钻井完井技术浅议 蒋作焰 【摘要】：煤层在储层物性、机械力学性质及储集方式等方面具有与常规油气储层不同的特征；这些特征决定了煤层气井钻井、取心、完井及储层保护诸技术的特殊性。据此，我们从钻井完井工程的角度分析了现有技术存在的问题和制约煤层气开发效果的主要因素。研究并形成了一整套煤层气井的取心技术、储层保护技术和完井技术。这套技术应用于中国多个煤层气试验开发区，不仅满足了地质评价的需要，也为实现煤层气工业性开采起到了积极推动作用。 【关键词】：煤层气钻井技术完井技术 【作者】：蒋作焰2006年毕业于长江大学石油工程专业，中原石油勘探局钻井一公司工程师。
前言 煤层气又称煤层甲烷,是一种优质高效清洁能源。凭借良好的安全效益、环保效益和经济效益，煤层气的勘探开发已在国际上引起广泛的关注。我国煤层气资源十分丰富,但是目前我国的天然气勘探开发还处于起步阶段。中原钻井通过多年的攻关研究和试验，形成并掌握了一整套适合煤层气的钻井完井工艺技术，其内容包括：煤层造穴技术、连通技术、煤层井眼轨迹控制技术、水平分支井技术、充气欠平衡钻井技术、煤层绳索取心技术、煤层气完井技术、煤储层保护技术、煤层气井完井技术等。 一、煤层气井钻井完井的特殊性 煤层气钻井完井技术是建立在煤层地质力学性质及开采要求基础之上的。煤层具有不同于其他储层的特殊地质特性表现在以下几个方面： 1、井壁稳定性差，容易发生井下复杂故障。 煤层机械强度低，裂缝和割理发育，均质性差，存在较高剪切应力作用。因而煤层段井壁极不稳定，在钻井完井过程中极易发生井壁坍塌、井漏、卡钻甚至埋掉井眼等井下复杂。 2、煤层易受污染，实施煤层保护措施难度大。 煤层段孔隙压力低且孔隙和割理发育，极易受钻井液、完井液和固井水泥浆中固相颗粒及滤液的污染；但在钻井完井过程中，为安全钻穿煤层，防止井壁坍塌，又要适当提高钻井液完井液的密度，保持一定的压力平衡。这就必然会增加其固相含量和滤失量，加重煤层的污染。因此，存在着防止煤层污染和保证安全钻进的矛盾，从而使实施煤层保护较油气层更为困难。 3、煤层破碎含游离气多，取心困难。
第28卷第1期农业工程学报V ol.28No.1 1842012年1月Transactions of the CSAE Jan.2012 中国沼气发展的现状、驱动及制约因素分析 王飞1，蔡亚庆2，仇焕广2※ （1.农业部规划设计研究院农村能源与环保研究所，北京100125； 2.中国科学院农业政策研究中心北京100101） 摘要：能源需求的急剧增加以及生态环境的日益恶化促使国家大力发展沼气事业。该文在总结中国沼气发展利用现状、技术以及相关政策的基础上，深入探讨了中国沼气发展的驱动及制约因素，并为未来中国沼气的健康持续发展提出了政策建议。研究表明：过去10a中国沼气投资和建设快速发展、沼气综合和可持续发展利用模式不断创新、国家相关支持政策为中国沼气持续发展发挥了重要作用；在未来较长一段时期，中国沼气行业既面临能源需求增加、规模化养殖发展以及环境治理压力加大等因素的驱动，也面临适宜农户减少、融资渠道单一以及市场不健全、法规不完善等因素的制约。 根据研究结果，该文提出了通过健全后续服务体系，完善相关政策法规等，促进中国沼气健康发展的政策建议。 关键词：沼气，投资，能源利用，发展现状，驱动因素，制约因素，政策建议 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.01.033 中图分类号：S216文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-01-0184-06 王飞，蔡亚庆，仇焕广.中国沼气发展的现状、驱动及制约因素分析[J].农业工程学报，2012，28(1)：184－189. Wang Fei,Cai Yaqing,Qiu Huangguang.Current status,incentives and constraints for future development of biogas industry in China[J].Transactions of the CSAE,2012,28(1):184－189.(in Chinese with English abstract) 0引言 随着经济的快速发展，中国的能源需求急剧增长。2009年中国能源消费达到306647万t标准煤，能源缺口高达32029万t标准煤[1]。经济的发展也促使中国农村对优质商品能源的需求持续增加[2]，农村地区能源供需矛盾更加突出。能源消耗的持续增加不仅导致石化能源的枯竭，也带来了严重的环境问题。一方面，石化能源的使用产生了大量温室气体，导致日益严峻的全球气候变化[3]；另一方面，中国农村仍以柴草等为主要燃料[1,4]，过度砍伐山林柴草，严重地破坏了生态环境[5]。在能源严重匮乏的同时，中国每年产生7.28×108t秸秆、39.26×108t畜禽粪便以及482.4×108t有机废水[6]，由于无法得到有效利用而对环境产生巨大污染。沼气作为一种方便、清洁、高品位的能源，是秸秆、粪便、生活污水等有机物质在一定水分、温度和厌氧条件下，经微生物发酵产生的可燃气体。由于其原料丰富、技术简单、造价低廉、环境友好的特点而受到国家的高度重视。沼气的推广应用不仅可以缓解能源压力，而且对增加农民收入、改善人居环境、保护林草植被、维持生态平衡具有重要意义[7]。 新中国成立以来，在国家政策的大力推动下，中国沼气事业取得了巨大的成就。截至2009年底，中国农村户用沼气池年累计3507万户；沼气工程年累计56856处； 收稿日期：2011-06-07修订日期：2011-11-16 基金项目：国家自然科学基金国际合作与交流项目（40921140410）；国家自然科学基金面上项目（71073154） 作者简介：王飞（1976－），男，山东栖霞人，高级工程师，主要从事农村可再生能源政策研究。北京农业部规划设计研究院农村能源与环保研究所，100125。Email：cafwfei@https://www.doczj.com/doc/bb12243023.html, ※通信作者：仇焕广，男，山东莱西人，副研究员。北京中国科学院农业政策研究中心，100101。Email：https://www.doczj.com/doc/bb12243023.html,ap@https://www.doczj.com/doc/bb12243023.html, 生活污水净化沼气池年累计186945处，中国已成为世界上最大的农村户用沼气池保有国[8-9]。尽管在政策鼓励和财政支持的双重作用下，中国沼气事业取得了举世瞩目的成就，但是必须认识到目前中国沼气事业还存在沼气池（工程）废弃、闲置率较高[10]；管理服务不到位[11-12]；建设资金来源渠道单一[13]；沼气市场机制不健全[14-15]等诸多问题。本文的目的在于通过对中国沼气事业发展的历程、经验和不足等问题进行系统的总结，进一步分析中国未来沼气发展面临的机遇和挑战，提出促进中国沼气产业健康发展的政策建议。 1中国沼气发展现状及技术模式 1.1中国沼气发展现状 1.1.1中国农村户用沼气发展状况 中国农村户用沼气的大规模建设开始于20世纪50年代末期，但是由于技术落后等因素限制，沼气建设很快回落。1979年国务院批转农业部等《关于当前农村沼气建设中几个问题的报告》，中国沼气工作开始回升，并在20世纪80年代初期出现了农村户用沼气建设的小高峰。从20世纪50年代末到80年代初，中国沼气建设经历了“两起两落”的曲折发展历程。20世纪80年代到2000年，中国农村户用沼气发展较为平稳，1983中国农村户用沼气发展触底后开始反弹，1983年到2000年农村户用沼气年均增长率为4.6%，2000年底，农村户用沼气池达到848万户[4]。 2000年以来，中国沼气事业进入快速发展的新阶段。2003年，国家颁布了《农村沼气建设国债项目管理办法（试行）》，指出中央用国债对农村沼气建设项目进行补贴，大大刺激了中国农村户用沼气的建设。2007年以来，中央有关部委密集出台了一系列鼓励、规范沼气发展的
我国沼气发电项目现状分析 2014年甘肃天水沼气发电项目并网 中投顾问发布的《2016-2020年中国沼气产业投资分析及前景预测报告》指出，2014年1月10日17 时09分，天水市城市生活垃圾卫生填埋气发电厂1号发电机组成功并入电网，线路“T”接入110千伏七里墩变10千伏124线路。作为天水电网投运的第一座新能源发电厂，其成功投运使得天水电网呈现火电、水电、清洁电能等多元化的供应结构，减少了垃圾填埋场的安全隐患，实现了温室气体排放，节约了煤炭消耗，对于城市节能减排有着重要意义。 天水市城市生活垃圾卫生填埋气发电厂位于秦州区水家沟垃圾填埋厂旁，该厂采用两台国产500千瓦燃气机组，采用世界最先进的燃气控电技术，充分适应燃气特点，可适应浓度不断变化的沼气发电。燃气中甲烷浓度按50%计算，则每立方米燃气发电量不少于1.6千瓦时。为降低项目能耗，在设计中对主要耗能设施和用水设备进行了技术优化，例如采用低耗损的变压器，增加垃圾填埋覆土厚度以提高填埋气收集率，发电机组采取用水量少、蒸发损失小的闭式循环系统等。 在正常生产状态下，该项目一年保守估计将耗用340.58×104立方米填埋气，其中CH4含量为170.28×104立方米。按国际公认的每公斤CH4相当于21倍CO2所产生的温室效应计算，直接燃烧的甲烷量相当于减排CO2约2.56×104吨，年发电量将达到490万千瓦时，可减少煤炭燃烧量1564.5吨。 2014年湖南常德沼气发电项目建成 2014年3月17日，湖南省最大沼气发电机组成功在常德并网发电，该项目年发电量超过500万度，环保方面相当于新增了10个湖南植物园的净化吸收功能。 2014年3月17日，位于常德市白鹤山乡的桃树岗垃圾填埋沼气发电厂，随着技术人员合上并网微断开关，湖南最大沼气发电工程完成并网发电。 在桃树岗垃圾填埋场，已经堆了半年的垃圾山上分布着30眼集气井，这些井深入垃圾山15米，每口井每小时能产生60立方米沼气，在垃圾逐步增加的情况下，它们在2到5年内都能搜集到沼气。 此前，这些垃圾都被白白烧掉，现在派上了用场。沼气发电的原理主要是沼气预处理设备植入集气井中，不间断地将沼气抽出，并通过管网收集发送到发电机组。对沼气进行预处理后，再利用产生的纯沼气进行发电。 桃树岗垃圾填埋发电厂是湖南省目前真正实现并网输电的沼气发电项目。根据设计规划，桃树岗垃圾填埋沼气发电厂年发电量超过500万度，按照每户居民平均每天用电6度算，可供近3000户居民使用。 相比经济效益，沼气发电的环保意义更大。桃树岗垃圾填埋发电项目，保守估算每天可减少二氧化碳排放130万立方米，相当于新增了10个湖南省植物园的净化吸收功能。 2015年江西上饶沼气发电项目并网 中投顾问·让投资更安全经营更稳健
煤层气钻井井控实施细则（暂行） 中石油煤层气有限责任公司 ○二一一年四月
目录 一一一总则 一一一风险评估和分级管理 一一一一级风险井井控管理 一一一二级风险井井控管理 第五章防火、防爆措施 第六章井控应急救援 第七章井控技术培训 第八章井控管理制度 第九章附则
第一章总则 第一条煤层气是一种以吸附态吸附在煤的微孔隙表面的气体，需要通过排水降压方式才得以采出，是一种非常规气藏。 第二条为了进一步推进煤层气钻井井控工作科学化、规范化，提高井控管理水平，有效预防井喷事故的发生，保证人民生命财产安全，保护环境和油气资源不受破坏。参照中国石油天然气集团公司《石油与天然气钻井井控规定》，结合煤层气自身开发特点制定本实施细则。 第三条本实施细则适用于煤层气勘探开发钻井工程施工作业，进入所辖地区的所有钻井队伍及相关技术服务队伍应执行本细则。 第二章风险评估和分级管理 第四条井控风险评估 根据煤层气特点，将煤层气钻井作业风险划分为两级，按二 级井控风险进行管理。 一级风险井：预探井、含浅层气和CO2、H2S等有毒有害气体的开发井、评价井。 二级风险井：不含浅层气和CO2、H2S等有毒有害气体的详探（评价）井、开发井。 第五条井控分级管理 （一）井控装备配套 一级风险井必须安装防喷器，二级风险井在满足一次井控的条件下，可不安装防喷器。
（二）管理要求 一级风险井：相关建设单位在公司专业管理部门的指导下全 面进行管理。 二级风险井：相关建设单位独立进行全面管理。 第三章一级风险井井控管理 第六条井控设计是钻井地质和钻井工程设计的重要组成 部分，公司地质、工程设计部门要严格按照井控设计的相关要求进行井控设计，需由公司主管部门负责审核审批。 第七条钻井井口距离高压线及其它永久性设施不小于75m，距民宅不小于100m；距铁路、高速公路不小于200m；距学校、医院、油库、河流、水库、人口密集及高危场所等不小于500m。若安全距离不能满足上述规定，应组织进行安全、环境评估，并制定有针对性的井控措施和应急预案。 第八条地质设计应根据物探资料及本构造邻近井和邻构造的钻探情况，提供本井全井段预测的地层压力系数、浅气层、有毒有害气体资料和复杂情况。 第九条工程设计应根据地层压力系数、浅气层资料、岩性剖面及安全钻进的需要，设计合理的井身结构和套管程序，绘制 各次开钻井口装置及井控管汇安装示意图，并提出相应的安装、试压要求。 第十条工程设计应根据地质设计提供的资料进行钻井液设计，钻井液密度以各裸眼井段中的最高地层孔隙压力当量钻井液密度值为基准，另加一个安全附加值0.02g/cm3～0.15g/cm3；具
水平井技术措施 1. 侧钻 1) 直井段要保证钻直，钻进至造斜点测ESS，及时计算出井身轨迹数据，以此为依据计算设计下部施工的井眼轨道； 2) 侧钻井段要选择在井径规则、钻时较快的井段，最好是砂岩段； 3) 水泥塞要保证打实，候凝48小时以上，检查水泥塞质量。检查方法：修水泥面，试钻钻压50~80千牛，钻时不高于5~8分/单根，水泥塞质量达到上述要求后钻至侧钻点井深； 4) 侧钻用直马达加弯接头，使用MWD监测井身轨迹的变化情况，判断是否侧钻成功； 5) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 6) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 7) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 8) 钻井参数服从马达参数，轻压，根据钻进直井段时的钻时选择控制好侧钻钻时； 9) 随时注意钻进时的返砂情况，根据返砂情况及时调整钻井参数，确认新井眼与老井眼偏离2米，新砂样达90%，可确定出新井眼，方可起钻； 10) 起钻前，充分循环至振动筛上无砂子返出； 11) 起钻后采用导向系统钻进。 2. 导向钻进 1) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 2) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 3) 若下钻遇阻，划眼时应保证工具面是钻进该井段时使用的工具面； 4) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 5) 钻井参数参考马达使用参数； 6) 如果造斜率偏高，马达角度在2度以下可考虑采用10－30转/分以下的转速启动转盘导向钻进; 7) 如果造斜率偏低，起钻换高角度马达； 8) 工具造斜率应稍高于设计造斜率，避免因造斜率不足而起钻； 9) 实际施工过程中，应使实钻轨道尽量靠近设计轨道； 10) 根据现场实际情况，分段循环，及时短起下，保证井眼清洁； 11) 钻具倒装，原则是井斜30度以深井段采用18锥度钻杆，加重钻杆
海洋石油深水钻完井技术概述 摘要：深水区海洋环境恶劣，台风和孤立内波频发，深水钻完井工程设计和作业难度大、风险高。在充分借鉴我国浅水钻井设计和国外深水钻完井设计及施工经验的基础上，研究并提出了深水钻完井设计的技术流程与工作方法，逐步形成了深水技术、深水科研、深水管理的三大体系，克服了深水特殊环境条件下的技术挑战和作业难题，满足了深水油气钻完井安全、高效的作业要求，具备了国内外深水自主作业能力。 关键词：深水；钻完井；作业实践；超深水跨越 目前，世界各国高度重视深水油气的勘探与开发，以BP、Shell、Petrobras 等为代表的油公司和以Transocean等为代表的服务公司掌握了深水钻井完井关键技术，主导着深水油气勘探开发作业。我国南海是世界四大油气聚集地之一，其中70%蕴藏于深水区。深水是挑战当今油气勘探开发技术和装备极限的前沿领域，尤其是在恶劣海洋环境下，如何安全、高效地开展深水钻完井作业成为了业界极为关注的焦点[1-3]。因此，研究深水钻完井所具有的特点，把握其发展趋势，对于促进我国石油工业可持续发展、增加油气产量、保障能源安全具有重要意义。1深水钻完井设计面临的挑战 在深水环境钻完井难度很大，深水钻完井设计不同于常规水深的钻完井设计，主要面临以下几个方面的挑战： 2.1深水低温 海水温度随水深增加而降低，深水海底温度通常约为4℃，海水的低温可以影响到海底泥线以下约数百米的岩层[4]。低温带来的问题主要包括：海水低温环境使隔水管中的钻井液流变性发生变化，在该温度下容易形成水台物，而且这样低的温度的对于钻井液和水泥浆的物理性质有很大的不利影响。会使钻井液的黏度和密度增大，钻井液的黏度增大可产生凝胶效应，在井筒流动中产生较高摩擦阻力，增大套管鞋处地层被压开的风险。容易引起钻井液稠化，使其流变性变差。低温还会延缓水泥水化导致水泥胶凝强度和水泥石抗压强度发展缓慢，流体易侵入水泥基体，容易造成油、气、水窜，后续作业无法顺利进行，影响固井质量。 2.2浅层气和浅层流
整个勘探开发流程:地质勘察—物探—钻井—录井—测井—固井—完井—射孔—采油—修井—增采—运输—加工等。 油气钻完井学术问题的分类：①力学问题：流体力学、管柱力学、岩石力学②化学问题③工程地质问题④关键技术问题：井眼轨迹控制技术、井眼失稳与控制技术、高效破岩与洗井技术、储层保护技术、综合设计方法、钻井成本问题、钻井污染问题 ~各项技术的问题：深井超深井，水平井，大位移井，连续管，小井眼，欠平衡 软件的定义：软件是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分，它是包括程序，数据及其相关文档的完整集合 岩石力学的研究内容及目的：①研究岩石在载荷作用下的应力、变形和破坏规律以及工程稳定性等问题②研究岩石在各种应力状态下的力学性质和机械性质目的：选择合适的钻头类型 破岩方式按岩石破碎机理分类：①热力破坏②熔融和汽化③化学溶解④机械破碎 特殊注水泥方式：特殊方法的使用基于井下特殊情况：①低破裂梯度存在而水泥要求高返时用双级法②大尺寸套管注水泥用内管法③有低压漏层的大裂隙条件用外管法④ 极易漏失井用反循环法⑤特殊井为提高充填质量的浅井用延迟法 传统的套管设计存在的主要问题 一是对套管受力形态的认识，认为套管所受的外挤力只是由静水柱压力或泥浆柱压力产生的，没有考虑在开发过程中地层对套管的作用力； 二是外挤力对套管作用方式的认识，认为套管所受的外挤力沿套管径向均匀分布，没有考虑在开发过程中套管可能受到的非均匀载荷、集中对向载荷以及剪切载荷； 三是对套管强度的认识，认为作用于套管的载荷是均匀的，套管的强度就是API套管强度，而实际上载荷不是均匀的，在多向应力的作用下套管抗挤强度已不是原有强度 井架组成：主体、天车台、天车架、二层台、立管平台、工作梯分类：塔形井架、前开口井架、A型井架、桅形井架基本参数：最大钩载、高度、二层台容量。 深井快速钻井技术一般从哪三个方面考虑： 一、装备方面：选择大功率，高性能，自动化程度高的钻机，选用先进钻头，采用其他先进设备和井下工具二、工艺方面：实施实时监控，优化钻井参数，用优质钻井液进行平衡钻井，实现科学化钻井作业三、执行方面：加强管理，尽量减少钻井事故影响深井钻速的主要原因：①地质因素和井身结构设计不合理造成复杂情况影响钻速②大直径井眼机械钻速低③深井段致密硬塑性泥页岩，泥质砂岩和砂质泥岩等难钻地层机械钻速低④小直径井眼机械钻速慢 螺杆钻具的工作原理：钻井液流过马达，在马达的进出口形成压力差，推动转子旋转，将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头，即将液体的压力能转化为机械能。 涡轮钻具的工作原理：当钻井液流经涡轮定子时，因流向改变而产生的反作用力矩可推动转子旋转，从而带动主轴旋转，并把转矩传递给钻头。 涡轮钻具和螺杆钻具的区别：①结构差异②工作原理不同③工作特性的区别④转速差异⑤压降差异⑥耐温性能差异⑦直径影响的差异⑧横振差异⑨长度差异 等壁厚定子的优点：①可以避免常规定子橡胶滞后热的积聚效应，降低因之导致的橡胶破坏风险②散热性好，可有效减缓橡胶的热老化，可以适应更高的井底温度③热膨胀、溶胀均匀，有效保证马达线型，提高密封性④橡胶层薄，单级密封压力高 钻杆横向振动发生的机理：①屈曲引起底部钻具组合的横向振动： 直井，中性点以下钻柱的轴向力足以使钻柱产生静力失稳，钻头旋转阻力矩使平面屈曲转化为空间螺旋屈曲，钻柱的运动不稳定，出现公转-涡动。 ②钻头与地层相互作用引起BHA横向振动③其他因素引起的横向振动
中国沼气发电技术发展现状与前景展望摘要：本文通过对中国沼气利用现状和沼气发电工程市场前景的调查与分析，描述了沼气发电技术发展现状及其能源利用市场潜力，对影响沼气发电商品化和市场化的社会经济因素和主要障碍进行了分析评价，并提出了一些对策和措施。 关键词：沼气工程发电 1、引言 生物质能是来源于太阳能的一种可再生能源，具有资源丰富、含碳量低的特点，加之在其生长过程中吸收大气中的C02，因而用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻温室效应和生态良性循环，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成为解决能源与环境问题的重要途径。 随着对环境的日益重视，人们开始利用各种方式来减少工农业生产对环境的破坏。近十几年来，在各级政府有关部门和企业的帮助协调下，用于处理畜禽粪便及各种生产、生活污水的大中型沼气工程纷纷上马，至1998年底，我国已建成大中型沼气工程742处，年产沼气量为16393.94万立方米；垃圾填埋法产生沼气是处理城市垃圾的主要方式之一，具有简单易行和费用较低的特点，同时还可回收能源，正受到世界各国的普遍欢迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋场，每年可回收沼气51.42亿立方米。 沼气是一种具有较高热值的可燃气体，与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料，传统上大多利用沼气进行取暖、炊事和照明，随着沼气产量的不断增加，如何更高效地利用沼气，成为摆在我们面前的一项课题。 2、沼气发电技术进展状况 沼气燃烧发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能，是有效利用沼气的一种重要方式。目前用于沼气发电的设备主要有内燃机和汽轮机。 国外用于沼气发电的内燃机主要使用Otto发动机和Diesel发动机，其单位重量的功率约为27 kW／T。汽轮机中燃气发动机和蒸汽发动机均有使用，燃气发动机的优点是单位重量的功率大，一般为70～140kW ／T；蒸汽发动机一般为10kW／T。国外沼气发电机组主要用于垃圾填埋场的沼气处理工艺中。目前，美国在沼气发电领域有许多成熟的技术和工程，处于世界领先水平。现有61个填埋场使用内燃机发电，加上使用汽轮机发电的装机，总容量已达340兆瓦；欧洲用于沼气发电的内燃机，较大的单机容量在0.4～2兆瓦，
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 定向井、水平井的基本概念 定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）Ｔ．A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1９34年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由ＢP勘探公司钻成,井深达10,65４米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于１99７年在英国北海的ＲyｔｃｈＦarm 油田钻成的M11井,水平位移高达1，0１１4米。 垂深水平位移比最高的是Statoｉl公司钻成的的33/９—C２达到了１:3．14； 丛式井口数最多，海上平台:９6口；人工岛:17０口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深1685米,垂直井深表遗憾３5０米，水平位移444.2米,最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF１28井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平
钻井技术完井和交井操作规程 1.1 完井和交井应具备的条件 1.1.1 井眼质量 1.1.1.1 井内无影响产层或进一步作业（如测井、试井仪器下出油管鞋）的落物，套管无变形及破裂，油管与环形空间不堵塞。油管不卡、不断、不漏。油管下入深度合格，管内畅通，下部带有标准油管鞋，能保证测井、试井仪器顺利通过。井身质量合格。 1.1.1.2 已获工业性油、气井，必须将井内积液喷尽。尚未试油的井，套管鞋内应用清水循环二周以上，出口应不见沉淀物。 1.1.2 固井质量 1.1. 2.1 各层套管外水泥浆返高符合设计要求，双级固井第一级水泥浆返至双级箍，尾管外水泥浆返至喇叭口，各层套管固井质量合格。 1.1. 2.2 油气井的油层套管试压应根据采油（气）树工作压力、预计关井最高压力、套管柱最低抗内压强度的80%三者中的最低值进行清水试压，稳压30min，压力降低不大于 0.5MPa为合格。 1.1.3 完井井口装置 1.1.3.1 完井井口装置试压应使用试压塞，按采油（气）树额定工作压力清水试压，不渗不漏，稳定时间不少于30min，
允许压降不大于0.5MPa为合格。 1.1.3.2 套管头和采油（气）树零部件完整、齐全、清洁、平正、闸门开关灵活。在允许的最高压力下不渗漏。套管头上法兰顶面距地面不超过0.5m。 1.1.3.3 未装采油（气）树的井口应在油层套管上端加装井口帽（或盲板）或井口保护装置，并在外层套管接箍上焊上明显的井号标志。 1.1.3.4 完井套管内外不得有油、气、水外泄，应在两层套管的环行空间安装泄压阀和压力表，并用合适的管线引出井口以外20m的安全位置。 1.1.3.5 提供采油（气）树使用说明书、生产许可证、产品合格证、气密封试验报告及采油（气）树厂家出厂原配套配件。 1.1.4 完井管柱 1.1.4.1 油管柱符合设计要求，油管通径规能顺利通过，油管内畅通。 1.1.4.2 射孔完成的井，油管鞋应位于射孔层位顶部。裸眼完成的井，油管鞋应位于套管鞋内10m。 1.1.4.3 人工井底（水泥塞）距产层底部的距离应不少于20m。油管传输射孔后需丢枪的井，人工井底（桥塞或水泥塞面）距射孔段底部高度，应大于射孔枪组全长20m。 1.1.4.4 采用封隔器完井时，封隔器坐封应达到工艺设计要
分析中国煤层气钻完井技术的发展现状及趋势付伟辰 摘要：文章结合经验对煤层气钻完井技术现状进行阐述分析，并对当下煤层气钻完井技术存在的问题进行研究，最后就其未来发展趋势进行了说明，旨在为今后相关研究提供参考。 关键词：煤层气钻完井技术；发展趋势；现状 我国是煤层气资源最为丰富的国家之一。煤层气开发利用在一定意义上比页岩气更具现实意义。它不仅对我国能源保障和煤矿安全具有重要意义，而且对改善能源结构，促进清洁能源发展也具有重大意义。但从产业发展现状来看，煤层气产量和利用量没有出现预期的增长。煤层气产业属于技术密集型产业，其形成和发展依赖于科技进步。本文从中国煤层气勘探开发历程的角度，简述了技术进步对产业发展的作用；全面剖析了我国煤层气勘探开发技术现状及存在的问题，并据此提出了技术的发展方向和具体的合理化建议。 一、目前煤层气钻完井技术现状 煤层气钻完井技术不同于油气井的钻完井，它有自己独有的特点：①目前煤层气井深度多数不超过1000m，而中国现在的油气井深大部分在2000m以上。 ②煤层气井的目标层是煤层，且部分井的目标是多个煤层，煤层具有低弹性模量高泊松比的特征，而油气井目标层主要是砂岩等强度较高的地层。煤储层孔隙压力低，且不论在时间和空间上都相对稳定。③煤储层孔隙压力低，且不论在时间和空都相对稳定。而油气井的储油气井的储层压力非常高，而且变化大。④煤层气开采需要大量的成本投入，但开采产量却不高，经济效益低，因煤层气钻井技术复杂，钻井过程需要耗费至少一半以上的开采成本。⑤煤层气钻井过程中事故频发。由于煤岩是割面纹理，相互胶结程度低，煤层井壁容易滑落。为了使煤层气资源最大程度上免于受损，结构复杂的煤层气钻井施工现场多使用清水作为钻井液来进行钻井作业。然而由于清水本身具有黏度不强、流失量大、携岩效果不好的天然弱点，加上力学耦合作用，使得煤层气井壁进一步弱化了强度。以上的因素导致了复杂的煤层气钻井施工现场时有事故发生。 二、当前我国煤层气钻井技术发展面临的难题 （一）煤储层伤害 与常规天然气储层不同，煤既是生气层又是储集层。煤层中的甲烷气体以三种状态赋存，即：直接吸附在煤孔隙的内表面上；以游离态分布在煤的孔隙和裂缝内；溶解在煤的地层水中。当钻进煤层后，甲烷气从煤的内表面解吸、扩散并通过裂缝流到井内。如果煤层的孔隙和裂缝一旦受到损害，其损害程度比常规油气层严重得多，不仅使气体的渗流通道受损，而且还会影响甲烷气的解吸过程。当钻开煤层后，工作液和高分子聚合物都会吸附在煤层上。它一方面诱发煤基质膨胀而使有效裂缝受到挤压变窄；另一方面，聚合物在煤表面的多点吸附形成胶凝层堵塞煤层的裂缝和割理系统。而且在钻井、固井过程中，钻井液和水泥浆的密度控制不好或施工不当，易发生井漏而造成煤层大面积污染。 （二）煤层气产能低，完井效益不高 为了使煤层气资源最大程度上免于受损，结构复杂的煤层气钻井施工现场多使用清水作为钻井液来进行钻井作业。然而清水钻井存在诸多的弊端，如对于结构复杂的煤层气井，不利于稳定井壁；再如对于井口直径不规则、井壁严重掉块的煤层气井，因已钻的井眼不能重入而多数采用裸眼完井。在国外，煤层气井的开采寿命可长达20~30年，而在我国，由于使用无套管或者筛管支撑井壁，导致
中国沼气发展的现状、驱动及制约因素分析 王飞１蔡亚庆２仇焕广２ 农业部规划设计研究院农村能源与环保研究所，北京１００１２５中国科学院农业政策研究中心 北京１００１０１ 摘要：能源需求的急剧增加以及生态环境的日益恶化促使国家大力发展沼气事业。该文在总结中国沼气发展利用现状、技术以及相关政策的基础上，深入探讨了中国沼气发展的驱动及制约因素，并为未来中国沼气的健康持续发展提出了政策建议。研究表明：过去ｌ０ａ中国沼气投资和建设快速发展、沼气综合和可持续发展利用模式不断创新、国家相关支持政策为中国沼气持续发展发挥了重要作用；在未来较长一段时期，中国沼气行业既面临能源需求增加、规模化养殖发展以及环境治理压力加大等因素的驱动，也面临适宜农户减少、融资渠道单一以及市场不健全、法规不完善等因素的制约。 根据研究结果，该文提出了通过健全后续服务体系，完善相关政策法规等，促进中国沼气健康发展的政策建议。 沼气；投资；能源利用；发展现状；驱动因素；制约因素；政策建议 １０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ． １００２－６８１９．２０１２．０１．０３３ Ｓ２１６Ａ１００２－６８１９（２０１２）－０１－０１８４－０６ ２０１１－０６－０７２０１１－１１－１６ 国家自然科学基金国际合作与交流项目（４０９２１１４０４１０）；国家自 然科学基金面上项目（７１０７３１５４） 王飞（１９７６－），男，山东栖霞人，高级工程师，主要从事农村 可再生能源政策研究。北京 农业部规划设计研究院农村能源与环保研究 所，１００１２５．Ｅｍａｉｌ： ｃａｆｗｆｅｉ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ 仇焕广，男，山东莱西人，副研究员。北京 中国科学院农业 政策研究中心，１００１０１． Ｅｍａｉｌ： ｈｇｑｉｕ．ｃｃａｐ＠ｉｇｓｎｒｒ．ａｃ．ｃｎ 万方数据
定向羽状水平井钻井工艺 定向羽状水平井技术适合于开采低渗透储层的煤层气,集钻井、完井与增产措施于一体。其主要机理在于多分支井眼在煤层中形成网状通道,促进微裂隙的扩展,又能连通微裂隙和裂缝系统,提高单位面积内的气液两相流的导流能力,大幅度提高了井眼波及面积,降低煤层气和游离水的渗流阻力,提高气液两相流的流动速度,进而提高煤层气产量和采出程度。 一、钻井设备： 1.钻机、钻塔、钻铤和钻具。 2.造斜工具 中、长半径造斜工具（包括P5LZ165、PSLZ197、P5LZ120三种尺寸系列、多种结构规格的固定弯壳体造斜马达）和短半径造斜工具。 3.水平井测井仪器。包括钻杆输送式、泵送式两种测井仪器和下井工具,以及湿式接头和锁紧装置等。 4.射孔工具。包括旋转弹架和旋转枪身等2种高强度定向射孔枪和传爆接头。 5.完井工具。包括金属棉筛管、新型套管扶正器及其它9种完井工具 6.铰接式钻具 羽状分支水平井的井眼轨迹是空间弯曲线,既有井斜的变化又有方位的变化,通常需要在钻铤或钻杆连接处加装一个具有柔性连接的铰接式接头。这种接头具有万向节的功能,在一定角锥度范围内可以任意方向转动,同时具有密封功能。此外,采用铰接式钻具组合,最大限度降低扭矩、摩阻和弯曲应力。 7.可回收式裸眼封隔器/斜向器
斜向器是分支井钻井的关键技术工具,对分支井的钻井起着至关重要的作用,它在分支点处引导钻头偏离原井眼按预定方向进行分支井眼的钻进。煤层气钻进中的斜向器是可回收式带裸眼封隔器的,它由斜向器和封隔器两部分组成,斜向器的斜面上开有送入和回收的孔眼,用于施工作业中送入和回收斜向器,可膨胀式封隔器用于固定和支撑斜向器。 8.井眼轨道控制 由于煤层可钻性好,钻速快,单层厚度薄(3～6m),井眼轨迹控制难度大。为将井眼轨迹控制在煤层内,可采用“LWD+泥浆动力马达”或地质导向钻井技术。实现连续控制,滑动钻进,提高轨迹控制精度,加快钻进速度。同时要避免井眼轨迹出现较大的曲率波动。钻进中尽量避免大幅度变动下部钻具组合结构、尺寸和钻进参数,并控制机械钻速在一定范围内变化,防止井眼出现小台肩现象。 9.其它工具和装备。例如专用取心工具、无磁钻挺、纺锤形稳定器等多种工具和装备。 二、材料： 钻井液：油基钻井液、水基钻井液、无土相钻井液和气基钻井液。 套管等。 三、工艺流程： 1.煤层气羽状水平井完井方法 分支井作为水平井与定向井的集成与发展，其技术难点不再是钻井工艺技术而是完井技术。同水平井及直井相比，分支井完井要复杂的多，主要是分支井根部的连接密封以及分支井眼能否再次进入的问题。目前，国外分支水平井的完井方法主要有三种：裸眼完井、割缝衬管完井和侧向回接系统完井。裸眼完井较为常见，但易出现井壁坍塌等问题。割缝衬管完井虽然能克服这一缺陷，但安装比较困难。如果水平段的岩性比较硬可用裸眼完井或割缝衬管完井，一般较软岩石可用水平井回接系统完井。实际操作中，可根据具体情况进行设计对于煤层气定向羽状分支水平井的完井方式，工艺较简单。如要采用裸眼完井，直接投产。2.钻出工艺 目前国外主要采用以下四种方法钻出分支井： 1）开窗侧钻
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。目前，采用常规密度与低密度（1.20～1.65g/cm3）水泥浆相结合的固井方式较多，也可采用变密度固井，即固井注水泥时，水泥浆密度由小向大不断变化，但所有井段的有效密度之和，即全井平均有效密度不超过计算的最大平均密度。