沁水盆地南部煤层气钻井工艺技术适用性分析及对策

沁水盆地南部煤层气开发主要采用直(斜)井和多分支水平井两种井型。实践证明,直(斜)井所采用的钻井工艺技术简单,与科学的排采技术配套后,能够取得较好排采效果,能够达到煤层气低成本开发的目的。裸眼完井方式下的煤层气多分支井钻井技术,经过技术引入、规模引进和自主组织技术研发应用三个阶段的探索实践,形成了一系列煤层气水平井钻井配套技术。但由于受储层保护、井眼稳定等问题的制约,裸眼完井方式下的煤层气多分支井对沁水盆地煤层气开发适应性较弱,需要进行技术改进。     

余吾矿煤层气井产能主控因素分析

查明余吾矿煤层气井产能的主控因素,可为进一步勘探开发提供指导。根据该矿已有的煤层气勘探开发井资料,从资源开发条件、钻井的井径扩大率、压裂改造效果、排采工作制度等方面分析了关键参数与日产气量的关系,得出了该区煤层气井产能的主控因素。结果表明:煤储层原始渗透率、临储压力比、含气饱和度是该区煤层气井产能的储层地质控制因素;钻井的井径扩大率、压裂改造效果是影响该区煤层气产能的工程控制因素;排采工作制度与产能之间关系不密切。当煤层段煤体结构复杂或碎粒/糜棱煤所占比例较高时,优化钻井参数或改善钻井液性能、优化压裂工艺参数与煤层的匹配性,是实现该区煤层气井产能最大化的重要保障。研究结果为该区煤层气井开发工程指明了方向。     

煤层气井钻井工艺及完井技术适应性研究

在分析国内外主要煤国煤层气资源量基础上,可看出中国的煤层气储存量非常丰富,虽然煤层气的开发利用能大大改善我国能源结构,在一定程度上解决能源供给不足,但是不合理的煤层气井钻、完井方式会对储层造成伤害,影响产气量。因此,针对储层的伤害问题,提出了适应煤层气储层的钻井工艺和完井方式,并着重介绍了各种煤层气井钻井工艺和完井技术,分析结果说明:采用欠/微平衡钻井工艺与裸眼完井、动力洞穴完井和套管射孔压裂完井等完井技术配套开发煤层气,有利于减小对储层的伤害,从而提高采气量。     

基于计算机模拟的煤层气开采方法及增产对策分析

煤层气开采是煤炭资源合理利用的有效方式。文章以不同渗透率煤层气开采为研究对象,利用计算机仿真技术模拟了直井压裂、洞穴完井和水平完井3种开采方式,将煤层按渗透率分为低渗透煤层、中渗透煤层和高渗透煤层。根据每种渗透煤层的不同,制定了符合实际情况的开采方式。该研究为我国煤层气开采工艺的优化提供了参考。     

延川南区块煤层气丛式井钻完井工艺技术

为了实现延川南区块煤层气的经济高效开发,根据工区储层物性和地貌特征,选择较平坦的地区布置井场,采用丛式井组进行煤层气开采。基于延川南区块的丛式井开发特点,详细分析了"井工厂"钻完井工艺技术在丛式井开发中的应用,重点从平台井数优化,钻井顺序优化,井间防碰处理,钻机移动装备,钻井液重复利用及离线测固井几方面对"井工厂"作业模式进行深入剖析。现场统计结果表明,采用"井工厂"资源共享模式实施丛式井组钻完井作业可整体提升煤层气井的钻井速度和质量,单井钻完井周期平均9.25 d,单井钻井周期平均7.64 d,机械钻速平均17.16 m/h,实现了煤层气的低成本、高效、规模开发。     

影响煤层气钻井完井工艺技术的几个问题

在步入煤层气商业化生产启动阶段,了解煤层气钻井完井工艺的特殊性,才能逐步完善煤层气钻井完工工艺。通过对钻井过程中煤层气钻井完井中常出现问题的分析,提出了相应的措施,对煤层气商业化生产具有重要意义。     

煤层气水平井井型结构分析及钻完井技术优化

水平井是实现煤层气高效开发的关键技术,为了优化水平井井型及配套钻井技术,提高煤层气井产量,基于煤层气排水降压采气的基本开发原理,提出了煤层气水平井井型和钻井工艺设计的基本原则,研究了各类煤层气水平井井型的优点和缺点,并针对高效水平井井型提出了配套钻井工艺优化方法。研究结果表明:水平井井型和钻井工艺优化应遵循便于排水降压、增加产气面积、力求井眼稳定和走低成本道路的原则; V型井、L型井与其他井型比,共用或取消排采直井,大幅降低了成本;从多分支井到单支井实现了套管、筛管完井,实现了水平井井眼支撑和重入,增强了稳定性,实现了增产措施应用;从多分支到单支压裂,保持了较大的产气面积; L型水平井是未来煤层气水平井的主要井型,但由于排采工艺不过关,常规地面抽采L型水平井不能大规模推广,V型水平井是目前最为高效、适宜排采的水平井井型,但采动区L型水平井不需要排水降压则是煤矿瓦斯抽采的有效技术,可以大规模推广。钻井工艺由三开变为二开,一开采用444.5 mm大钻头,水平井眼直径由139.7 mm增加至339.7 mm,提高了水平井日产气量。通过直斜段固井技术,实现了水平煤层段不固井和筛管、套管完井,为保护和改善水平段储层渗透率奠定了基础,该工艺技术在沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东缘试验获得了较好的效果。     

钻井/固井工艺对煤层气直井产能的控制研究

为了优化煤层气井钻井、固井工艺参数,依据沁水盆地南部樊庄区块71口煤层气直井生产数据与钻井、固井资料,探讨了钻井液密度和黏度、固井水泥浆密度和用量、顶替液用量对产能的控制机理。结果表明:煤层气井在钻井液密度小于1.05 g/cm~3、黏度小于30s,固井水泥浆密度小于1.85g/cm~3、用量小于22.5 m~3,顶替液用量小于10.0 m~3时,可获得较高产能;较高的钻井液和固井水泥浆密度、较高的钻井液黏度,以及较大的固井水泥浆与顶替液用量,均易造成煤储层孔、裂隙中固相介质积累,渗透率降低,不利于疏水降压和煤层气产出。综合钻井、固井工艺对煤层气井产能的影响,提出了优化的钻井、固井工艺参数,为钻井、固井工程实施和煤储层保护提供参考。     

煤层气赋存特征及其参数井与排采井设计

以勘查区地质特征为基础,分析了煤层埋深、煤层厚度、煤层含气量、甲烷风化带、渗透率、煤体结构等煤层气赋存特征,为参数井与排采井设计提供了设计依据,根据井位部署原则,对参数+排采试验井进行了选位及选型,然后设计了钻井工程,煤层气抽采试验井采用大位移定向套管射孔完井,先进行直井钻井,一开下套管固井、二开钻穿煤层,然后三开进行定向井施工,钻穿煤层30 m完钻,下套管固井,水泥返至地面。并分析了井身结构、井身质量要求、钻井主要设备及钻具组合、钻井液方案及井控技术与煤储层保护要求。研究为煤层气区块的定量化排采提供技术支持。     

构造煤U型对接井水平段钻井技术

煤层气是一种非常规天然气资源,传统的煤层气开采方式为地面直井排水降压开采,但这种方式开采煤层气单井产量低、经济效益比较差。U型对接井是一种煤层气开采钻井技术,是由一口直井和一口水平井对接组成,水平井可以在煤层或煤层顶底板与直井连通,目前大多数水平井沿着煤层钻进。煤层气水平井是一种成本不是很高但增产效果非常好的技术,已经越来越多地应用于煤层气的开采。文中主要介绍U型对接井构造煤水平段钻井技术,此地煤层结构形成了局部的碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤等构造分层,煤层稳定性较差。在该地质条件下U型对接井钻完井取得成功,对进一步丰富煤层气开发技术和推动高、中、低煤阶煤层气的全面开发,具有非常重要的意义。