沁水盆地过采空区煤层气水平井施工技术研究

为了进一步解决山西晋城矿区煤层气的开发利用问题,科学有效地开发和利用3号煤层采空区下部的煤层气,降低煤层中的瓦斯含量,以保障煤层气的高效合理利用,为煤矿开采提供安全保障。本文对该区穿采空区煤层气水平井的施工工艺进行了研究,提出了利用潜孔锤及空气螺杆+氮气施工的钻井工艺,进一步优化了钻井的井身结构,有效地解决了采空区敏感层段的坍塌、掉块、漏失等施工难题。穿采空区煤层气水平井的顺利施工,进一步验证了该钻井技术的可行性,对下一步煤层气的规模性开发具有重要的指导意义。     

套管钻井技术在煤矿采空区钻井中的应用

煤矿采空区蕴藏着大量煤层气资源,但受采空区地层变化影响和钻井技术制约,常规钻井过程中极易发生井漏、卡钻、下套管遇阻等施工难题,造成采空区煤层气开发难度大。通过分析采空区顶板岩层分布特征和套管钻井技术背景,论述了该技术在煤矿采空区地层条件下的适用性。通过研制高强度套管、可钻式钻头及开发堵漏钻井液,可以将套管钻井技术转化应用于采空区地层钻井,为采空区煤层气开发提供了一种新的技术途径。     

晋城寺河井区煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术研究

随着煤层气勘探的不断深入,煤矿采空区煤层气已成为煤矿区煤层气重要资源之一。基于晋城矿区寺河井区煤矿采空区分布特征,通过地质分析、采空区煤层气成分、浓度试验和资源量模型计算等方法系统研究了煤矿采空区煤层气资源条件及地面抽采关键技术,揭示了采空区煤层气赋存规律,给出了不同赋存状态下煤层气资源量计算模型和方法,探索了煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术。研究表明,煤矿采空区煤层气来源于煤柱及残留煤层、邻近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。根据吸附气和游离气资源量计算模型计算寺河井区煤层气总资源为213.016×10⁸m³,其中游离气资源为0.102×10⁸m³,吸附气资源为212.914×10⁸m³。采煤方法和采空区密闭性对采空区煤层气的来源和富集程度有重要影响。针对采空区上部岩体裂隙发育特征,将采空区煤层气抽采井身结构由二开优化为三开结构,实现了二开固井封闭断裂带上部含水层,三开下入割缝套管护壁,有效解决了采空区上部含水层涌水对钻井井身稳定性影响及抽采效果等问题。在此基础上,研发了潜孔锤+压缩空气(氮气)钻井工艺,用氮气取代空气作为循环介质,形成了安全揭露含气断裂带钻井工艺技术,为采空区煤层气安全抽采探索了有效途径。     

煤矿区煤层气开发技术现状及发展

在系统研究国内外煤矿区煤层气开发技术现状的基础上,结合我国煤矿煤层气储存及涌出特征,运用现代油气田开发以及煤矿煤层气开发的最新理论与研究成果,在中石油采气采煤创新合作模式的基础上,提出在煤矿废弃矿井/永久采空区采用丛式井钻井技术进行地面间歇式负压抽采,在煤矿采动影响区采用定向长水平钻井技术进行负压抽采煤层裂隙带,实现"一井两用",提高煤层气开发效果,同时降低开采成本;在煤矿开采规划区利用远端对接"U"型井,实现规划阶段抽采煤层、采动阶段二次完井抽采裂隙带、在采空区阶段进行间歇式抽采,实现"一井三用",提高煤层气开发效果。     

过采空区叠置“三带”定向钻井技术研究

贵州煤炭资源量大,经长期开采,形成大面积采空区,采空区下伏煤层气资源量丰富,但开发利用率低。主要原因为贵州地区地面条件复杂、煤系地层纵向跨度大、煤层发育具有多薄等特点。在采空区钻井抽采上覆煤层卸压瓦斯及下伏煤层气时,采用常规钻井技术成井较为困难,易发生井下复杂事故,导致贵州地区对煤矿采空区内煤层气资源的开发利用较少。为了抽采采空区上覆煤层卸压瓦斯及充分利用采空区下伏煤层煤层气资源,探索多煤层采空后上覆煤岩层叠置“三带”在纵向发育特征及底鼓煤岩层应力变化规律就显得尤为重要。以贵州盘江矿区山脚树矿为例,实施1口过采空区多煤层定向试验井。结果表明：在贵州特殊地质条件下在煤矿采空区实施定向井抽采上覆煤层气卸压瓦斯及下伏煤层煤层气具有很好的经济性。同时通过该井的成功实施,首先探明了盘江矿区多煤层采空后“叠置”三带在纵向上的发育特征,其次成功获取了煤矿采空区下伏煤层煤层气抽采关键地质及工程技术参数,实现了采空区煤层气资源利用最大化,为后续在盘江矿区乃至整个贵州地区开展采空区瓦斯卸压抽采及下伏煤层煤层气开发提供了宝贵的工程经验和技术支撑。     

山西省废弃矿井采空区煤层气地面抽采实践

历史上部分中小煤矿受回采工艺、技术等限制,采空区遗留有大量煤炭,所释放煤层气(瓦斯),对安全生产造成影响;部分煤层气通过上覆地表裂隙散放至大气中,造成环境污染。针对上述安全、环境及社会问题,以山西省废弃矿井采空区煤层气治理为工程背景,提出了废弃矿井采空区煤层气地面钻采技术及配套工艺体系。即使用惰性气体如氮气等作为地面钻井循环介质,安全揭露采空区顶板裂隙带及垮落带,根据煤层气浓度通过增压机组等设备进行负压抽采,实现分级抽采利用废弃矿井采空区煤层气的目的。应用实践表明,采空区地面井平均产能达2000m^3/d,部分高产井产能甚至达到6000m^3/d,抽采年限达6年以上。     

空气钻井在煤矿救援钻孔透巷施工中的应用

综合考虑煤矿巷道上覆地层煤层气赋存特征,以及干空气钻井、雾化钻井、泡沫钻井等3种典型的空气钻井工艺特点,分析空气钻井在透巷施工过程中孔底燃爆的可能性,结合不同类型的救援钻孔孔身结构特征选择适宜的空气钻井工艺,为煤矿区地面钻孔与井下巷道的透巷施工提供有益的技术参考。     

河南省煤层气钻井技术发展历程及展望

河南省地勘队伍自2003年开展煤层气钻井施工以来,积极开展技术创新研究,先后研发了大直径绳索取心机具、射流式扩孔掏穴器等专用器具,率先开展了煤层气参数井、水平井、采动井、穿采空井等施工技术研究和实践,形成了涵盖各类煤层气井型的钻井施工技术体系,积累了丰富的实战经验,促进了我国煤层气产业的发展。本文在总结了河南地勘单位在煤层气钻井技术方面取得的成果的基础上,结合国内煤层气开发深度逐渐增加、采空区覆盖面积逐渐增大、构造煤煤层气未实现突破等行业发展需求,提出了开展高效煤层气水平井钻井技术、气动定向钻井技术及构造煤开发钻井关键技术等方面研究的建议。     

套管和尾管快速下入工艺在深水钻井中的应用

套管和尾管的下入程序是整个钻井工艺的重要环节。传统的下套管和尾管速度往往较慢且需要周期性地向管柱内灌钻井液。特别是对于深水钻井等钻井液密度窗口较窄的井,掌控套管柱合适的下放速度较困难,极易产生压力"激动"造成井漏。套管和尾管的快速下入工艺是提高作业效率,保证井下安全,满足钻井工艺需要的重要研究方向。本文主要介绍了套管和尾管快速下入工艺技术的主要工作原理、特点、工具组成和操作方法,以及现场应用情况及其注意事项,对作业过程中可能出现的一些问题进行了分析和总结,并提出了相应的建议,对类似的深水井作业具有重要的借鉴意义。     

塔河油田小井眼小尾管固井技术

塔河油田奥陶系小尾管固井存在高温、易漏、套管居中困难等一系列难题.本文结合TK1080井及AD24井的施工,详细介绍了该类型复杂井的固井工艺及其应用效果,为进一步开发提高和确保塔河深井小尾管固井质量的技术措施提供参考.     

我国煤层气开发模式与开发技术问题探讨

我国复杂的地质条件决定了煤层气开发模式与开发技术选择的多样性。就目前应用较广的5种煤层气开发模式(井下瓦斯抽放模式、煤矿区地面预抽开发模式、采煤采气一体化开发模式、地面直井压裂开发模式及多分支水平井开发模式)和3项煤层气开发技术(定向水平井技术,欠平衡技术钻井、完井技术和注气提高采收率技术)进行了深入探讨,并对各项技术和模式的地质适应性进行了初步分析。结果表明:直井压裂技术较适用于高渗、原生结构厚煤层的煤层气开发,多分支水平井技术适用于低渗与特低渗厚煤层的煤层气开发以及煤矿瓦斯预抽,而采气采煤一体化适合于煤层发育比较复杂、地表条件差、垂直钻井和水平钻井很难施工的矿区的煤层气开发。     

煤矿区钻探技术装备新进展与展望

我国煤层气资源非常丰富。在煤矿区,煤层气(瓦斯)开发具有增加洁净能源供给、提高煤矿安全生产保障能力、减少温室气体排放等多重效益。地面钻井开发与井下钻孔抽采是煤矿区煤层气(瓦斯)开发的基本途径,同时也是煤矿区应急救援的主要手段。本文介绍了煤矿区地面煤层气开发新技术装备,大直径钻孔施工技术与装备及井下中硬、松软煤层和岩层瓦斯抽采钻孔成孔技术与装备。在此基础上分析了在新形势下煤矿区煤层气(瓦斯)抽采钻孔成孔技术和装备发展需求,为我国煤矿区煤层气(瓦斯)钻孔成孔提供借鉴。     

中国煤矿区煤层气开发及其技术途径

在介绍我国及重点煤矿区煤层气资源量分布利用情况以及煤矿区煤层气开发原则的基础上,分析了煤矿区煤与煤层气一体化开发的时空协调关系及煤气共采实现的技术途径。从煤层采动引起的岩层移动时空规律、煤层采动对煤层气钻井(孔)布设的影响和采煤活动对煤矿区煤层气开发的促进作用3个方面分析了煤炭开采对煤层气开发的影响;从煤层气开发对煤炭开采顺序和效率的影响、煤层气抽采对煤矿瓦斯治理的促进作用以及煤层气地面开发存在的安全隐患3个方面,分析了煤层气开发对煤炭开采的影响。最后介绍了煤矿区煤层气开发的效果,指出煤与煤层气一体化协调开发是开发和利用煤矿区2种资源,预防和治理煤矿瓦斯事故的有效途径。     

晋城矿区采空区煤层气井施工问题及对策分析

针对山西晋城矿区采空区煤层气井施工问题,以晋城矿区为研究背景,通过调研目前钻井施工情况,并研究采空区的地层特征,总结和分析了当下采空区钻井存在的施工问题,以此为依据提出了相应的解决对策。结果表明:受采空区地层特征制约,目前施工采空区煤层气井主要存在井漏、井壁失稳、钻井安全、固井效果差及完井方式不匹配等问题,而解决上述问题需要从研究钻井新工艺、新材料及优化完井工艺入手。     

晋城矿区采空区煤层气井施工问题及对策分析

针对山西晋城矿区采空区煤层气井施工问题,以晋城矿区为研究背景,通过调研目前钻井施工情况,并研究采空区的地层特征,总结和分析了当下采空区钻井存在的施工问题,以此为依据提出了相应的解决对策。结果表明:受采空区地层特征制约,目前施工采空区煤层气井主要存在井漏、井壁失稳、钻井安全、固井效果差及完井方式不匹配等问题,解决上述问题需要从研究钻井新工艺、新材料及优化完井工艺入手。     

西曲煤矿陷落柱发育特征及其对煤层气开发的影响

煤矿陷落柱是影响煤层气开发与煤炭开采的主要因素。分析陷落柱的分布特征及规律对于煤炭及煤层气的开发具有非常重要的意义。本文以西山煤电西曲煤矿为研究背景,分析了陷落柱的发育特征、分布规律及其对该矿煤层气分布及开发的影响。结果表明:陷落柱所在区域范围内煤层气含量有所减少;在开采煤层气时,陷落柱的存在可能会使奥陶系灰岩与煤层贯通,进而对钻井、压裂、排采等一系列开发工程形成一定的影响。     

煤矿采掘对煤层气开发影响模式探讨

煤与煤层气协调开发应按照"先采气、后采煤、采煤采气一体化"的开发原则,由于存在矿权矛盾及缺乏相应的协调机制,矿权重叠区内煤炭采掘对煤层气开发造成了生产影响。基于煤炭开发的时空接替规律,总结了在矿权重叠区内煤矿采掘对煤层气开发存在三种影响模式:主巷道掘进影响、掘进面影响和回采面影响。为了应对煤矿采掘影响,提出了可以采用负压设备增气、3号煤层套管封堵、采空区钻井、定期沟通交流等治理对策。     

煤矿区煤层气井地面抽采技术及应用

为了实现煤矿区煤层气资源合理利用,为煤矿生产提供安全的瓦斯环境,基于煤炭开发时空接替规律,探讨了适合晋城煤矿区煤层气与煤炭协调开发的一体化模式。煤层气企业在煤炭规划区或准备区进行采前预抽,在钻井、射孔、压裂、排采和集输等方面形成了一套适合晋城煤矿区高阶煤煤层气地面抽采的成熟工艺,煤层气企业在获得经济利益的同时提高了煤田勘探开发程度、降低了煤矿瓦斯突出风险。指出了煤层气地面抽采存在政策激励疲软、产能到位率低、矿权重叠矛盾等问题。晋城煤矿区煤层气地面抽采技术为其他煤矿区提供了技术思路。     

内管柱双向阻流固尾管工艺

采用普通方法固小井眼尾管时，由于替量不准等原因，造成尾管内有水泥塞或替空等问题，而在尾管内钻水泥塞或挤水泥，难度大，费时费力。内管柱双向阻流固尾管工艺，具有不留水泥塞，保证固井质量工艺简单可靠的优点。已在辽河油田钻井二公司现场应用８４口井，成功率达１００％。     

煤矿井下套管护孔钻进专用套管设计及加工工艺试验

针对煤矿井下钻孔起钻和下套管时间长,容易卡钻,钻井成本高等问题,提出煤矿井下套管护孔钻井技术,使用专用套管管柱代替钻杆和相关扶正器,动力头驱动专用套管,开发了专用于煤层气开采的钻井用套管接头产品;根据煤层气钻井用套管强度的要求,优化了加工工艺、工序,采用FANUC数控系统,加强过程控制,并进行全尺寸实物验证试验,专用套管工作扭矩达15 660 N·m,极限扭矩达29 100 N·m,验证了煤层气钻井用专用套管的整体稳定性,满足特殊地质条件煤层气开采要求。