浅谈煤层气井固井技术

煤层气是储集于煤层孔隙中的天然气。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。文中根据煤层气井的特点,介绍了一般油气井固井与煤层气井固井的区别,总结了国内目前煤层气井固井技术现状及存在的问题,提出了几个在以后煤层气井固井中应研究解决的问题。     

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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,微孔隙和裂继发育,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,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。应用上述技术后,在山西ＪＣ地区共固井３口,固井质量全优,基本解决了该地区存在固井质量差的问题,并探讨了当前煤层气固井所要研究解决的问题。     

保护煤储层固井技术的探讨

煤储层与一般的油气层相比,埋藏浅,微孔隙和裂缝发育,煤层的机械强度低,渗透率低,孔隙压力小,易坍塌,易污染,中国目前虽然钻了多口煤层气井,由于在钻井完井过程中没有注意加强对煤储层的保护,致使部分井的试气不理相,产量比较低,影响了煤煤层气的开发,探讨了固井过程中保护煤储层的必要性,分析了固井施工对煤层造成的伤害以及保护煤储层方面存在的主要问题,提出了保护煤储层的固井技术措施,即应根据煤层的压力情况,设计合理的固井工艺及水泥浆体系,保征固井质量阿与降低对煤层的伤害相结合,严格控制水泥浆性能,具有低失水,高早强,微膨胀等特点的水泥浆体系不但能提高固井质量,而且能降低对煤储层的伤害,尽量控制水泥浆液柱压力,实现近平衡压力固井,介绍了保护煤储层固井技术在现场的成功应用,并提出了煤层气井固井尚待研究解决的问题。     

浅层煤层气井固井技术

煤层气是储集于煤层孔隙中的天然气。煤层与一般的油气层相比，埋藏浅，微孔隙和裂缝姨育。煤层的机械强度和孔隙度低，易坍塌，易污染。文中根据煤层气井的特点，介绍了一般油气井固井与煤层气井固井的区别，总结了国内目前煤层气井固技术现状及存在的问题，提出了几个在以后煤层气井固井中应研究解决的问题。     

煤层气井固井技术的研究

通过对国内外煤层气井固井技术调研、分析和论证,找出煤层气井固井难点,提出解决对策,设计出一套适合于煤层气井固井水泥浆和工艺技术方案,达到有利于煤层气井固井技术施工和提高煤层封固质量的目的。     

中国煤层气井固井技术发展现状

介绍了中国煤层气资源概况及发展前景,分析了煤储层及煤层气井的特点、固井的难点以及前期固井存在的问题,提出了固井技术对策.指出固井时不能照搬国外的成功经验,应考虑中国不同煤阶及煤储层的特性以及后期开采的需求,设计合理的水泥浆体系,采用综合的固井工艺:采用提高固井质量与保护煤层相结合的固井工艺;采用低失水、高早强、胶结性能优良的水泥浆.目前,控制水泥返高、常规密度与低密度相结合及变密度固井及与绕煤层固井作用机理相似、保护煤层的固井新工艺与水泥浆技术已有成功应用.     

沁南潘河煤层气田空气钻井和固井技术

沁水盆地南部潘庄区块位于沁水盆地东南缘,该区总体为单斜构造,倾向西北,煤层稳定、埋藏浅且渗透性较好,大量区域地质调查资料和煤田勘探成果表明,区内断层稀少,以发育次级褶皱为主。该区钻井类型主要为钻井液钻井（煤层段清水钻进）和空气钻井。通过对比分析空气钻井、水钻井井身质量与时效平均值可知：①空气钻井在井身质量方面略优于水钻井,但相差不大,均达到设计及规范要求;②空气钻井在时效方面比水钻井效率高,其机械钻速是水钻井机械钻速的3倍多,因此,空气钻井周期短,综合经济效益较好。而微珠低密度固井技术采用优质微珠为减轻材料,水泥浆密度为1.60 g/cm³,抗压强度在15 MPa以上,满足了在确保固井强度的基础上减轻水泥浆正压差对储层污染的要求。采用上述技术使潘河煤层气田示范工程固井合格率达到100%,其中优良率为84%。     

我国煤层气固井技术难点及对策

我国煤储层与美国煤储层特性不同,与常规油气储层特性及产出特点也有较大的差异,由于在制定适合我国煤层气储层特性及开采特点的固井技术上缺乏针对性,导致后期开采存在诸多难题。从煤层地质及工程因素的角度出发,对国内固井技术及存在的问题进行深入调研分析,指出了我国煤层气固井的难点、固井工艺及水泥浆体系应具备的特性,并提出了从煤层特性及开采角度出发,研究满足后期压裂以及储层改造的固井工艺及水泥浆体系,优选出煤岩吸附量少、早期强度高、保护储层,对渗透率影响小且外加剂在低温下配伍性好的水泥浆体系;建立固井工艺及水泥浆对煤层压裂裂缝影响的诊断与评估技术体系,合理设计水泥浆密度,实现近平衡压力固井,保护煤层等建议。     

煤层气羽状分支井定向钻进煤层预测、轨迹控制与完井技术

沁水盆地煤岩具有特殊的双重孔隙结构,其孔隙系统复杂,呈现多裂缝特征,同时具有低压、低孔、低渗、低强度的特点。通过对泌水盆地煤层物理特征及其羽状分支井井身结构分析,介绍了煤层气羽状分支井轨迹类型以及煤层预测井眼轨迹控制方法,指出沁水盆地煤层气羽状分支井主要是双主水平井眼结构,通过实时跟踪不同钻进煤层状态下随钻录井的显示情况,可以帮助识别煤层、预测井眼轨迹的方向。该煤层气羽状分支井通常采用裸眼完井,应采取多种方法减少钻井、完井对煤层的伤害。     

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分析了复杂条件下浅煤层气井固井作业的技术难点及现用水泥浆体系存在的问题，提出了浅煤层气井固井水泥浆体系应具备的特性，据此设计了高早强低滤失膨胀水泥经浆体系的配方并进行了室内性能评价，现场应用结果表明：以F17C油井水泥低滤失膨胀剂为主的水泥浆体系能够解决浅煤层气井固井施工中的技术难题，可显提高煤层气井的固井质量。     

沁水盆地晋城地区煤层气田固井实践

分析了晋城地区煤层气井的地质特点及固井现状,从5个方面指出了影响该地区固井质量的原因。针对这种情况,在固井中,采用低密度水泥浆,严格控制水泥浆的失水量,提高水泥浆的粘度和切力,并采用低返速顶替技术,使得固井质量优质。     

改善煤岩润湿性的强化煤层固井胶结技术

煤层有机质含量高、节理发育、节理面光滑,导致煤岩与固井水泥石界面胶结强度弱、煤层段固井质量差,严重制约了煤层气的经济有效开发。为此,依据煤岩组成、成分和润湿特性分析,重点以改善煤岩的亲水润湿性为技术突破点,测试分析不同表面活性剂及其浓度、浸泡时间等对煤岩表面润湿角、界面胶结强度的影响规律,优选煤岩高效亲水润湿改性物质,研发出强化煤层胶结前置液体系,并在山西沁水盆地进行了现场应用。室内研究与现场应用结果表明:通过含醚、硫酸根的表面活性剂在煤岩表面的致密吸附,可在浓度0.3%、30 s内使煤岩表面润湿改性为强亲水性,能够显著提高煤岩—水泥石界面的胶结强度(胶结强度达65.5%);现场煤层气井固井应用效果也表明,采用该强化煤层胶结型前置液能够将煤层段固井质量由过去的不合格提高到优良水平,对于提高煤层段固井质量具有显著的效果。结论认为,该技术为解决煤层段固井质量差的难题及顺利实施后续压裂增产等改造措施提供了有效的保证。     

泡沫水泥浆固井工艺技术

花土沟油田是青海石油管理局1个开发多年的主力油田,井深为1300m左右,现在所钻的井多为调整井,地层压力系数很低,仅为0.6~0.8,油层分布特点是薄、散、多,且上部80~150m还有浅气层,油层固井要求全井封固,水泥返至地面。该区块原来油层固井合格率为92%,优质率仅为48%,固井质量严重影响了该油田的产能建设和合理开发。为了解决这一固井难题,对泡沫水泥浆固井技术进行了研究,并对5口井进行了油层封固,固井施工顺利,未发现漏失现象,经声幅测井证实,5口井水泥均返至地面,油层固井优质率高达100%。实践证明:这种新型的低密度化学泡沫水泥解决了低压易漏井、长封固段井和稠油热采井的固井难题,提高了固井质量,缩短了建井周期,节约了成本,经济效益十分显著。     

化学充氮泡沫水泥浆制备原理与应用

水泥浆漏失低返是国内外低压易漏、裂缝性油气藏固井普遍存在且尚未完全解决的技术难题,泡沫水泥浆是解决固井漏失的一项重要技术。针对化学充氮泡沫水泥浆制备原理尚不清楚、化学发气剂效率低等问题,根据化学热力学和电化学理论,揭示了化学法充氮的原理,研发出高效发气剂LTPN体系。该体系具有发气率高、对水泥浆稠化时间和抗压强度基本无影响的特点,与动物蛋白复合稳泡剂、纳米增强剂等配合使用,可使泡沫水泥浆密度降低至0.95 g/cm3。通过探讨发气剂在水泥浆中的化学充氮规律,研发出高性能化学充氮泡沫水泥浆NFLC体系,经过30余口井固井试验表明,NFLC体系解决了煤层气井固井面临的低压、裂缝性漏失难题,保证了煤层气井水泥浆返高,提高了固井质量,一次性上返到设计高度,固井优质率大于90%,对山西沁水盆地的低压、裂缝性煤储层具有优良的防漏堵漏效果,为低压、裂缝性油气藏固井提供了一种有效的解决方法,具有良好的应用推广价值。      

Tesco旋转套管固井工艺和应用评价

旋转套管固井是钻完井作业中提高套管固井质量最有效的手段之一。介绍了Tesco顶驱旋转套管固井工艺以及地面配套设备和井下套管固井附件; 描述了Tesco旋转套管固井工艺在现场的施工。对采取常规固井方式的井和采取Tesco旋转套管固井工艺的井进行了固井质量的评估和对比,与常规固井工艺相比,旋转套管固井工艺在定向井和水平井中具有提高固井质量的优势。建议我国加快技术研发,尽快掌握旋转套管固井技术,提高固井质量。     

长庆油田老井侧钻井固井技术研究与应用

针对长庆油田老井侧钻井水泥封固质量差的问题,进行了老井侧钻井固井技术研究。总结和分析了调整更新井及侧钻井固井的特点和难点,在室内试验研究了防窜(油层)二凝水泥浆体系,试验了高效冲洗隔离液,提高了1、2界面的水泥胶结质量,采用了紊流+塞流的水泥浆顶替技术和平衡压力的侧钻井固井技术。现场固井46口,固井一次合格率100%,油层段优质率大于90%。侧钻井固井技术及其水泥浆体系的研制开发为长庆多级压力层系、低压易漏失、油气(伴生气)水活跃及长裸眼复杂井固井提供了理论依据和技术支撑,提高了固井质量,降低了固井成本。     

GJT25-09型煤层气专用固井半挂车研制

煤层气勘探开发井的钻井深度浅、固井作业压力低、水泥浆用量少,使用常规固井设备时操作复杂、经济性不高。采用一体化结构设计,实现固井车的混浆单元、泵送单元、供灰单元、供气单元的集成设计。利用“双泵合流-双马达串/并联切换”技术,实现设备全液压驱动,开发了煤层气专用固井半挂车,并介绍了该车的技术参数、技术与结构特点、测试应用情况。可对煤层气固井作业起到较好的降本增效作用,对煤层气的大力开发提供支持。