煤矿区煤层气综合开发利用模式探讨

我国煤层气资源丰富，高瓦斯矿井居多，但缺乏合理的煤层气综合开发利用模式和相应的配套技术。为此，结合我国煤矿区煤层气开发利用现状和煤矿煤层气储存及涌出特征，提出了矿井煤层气的综合性开发模式。即：①利用地面钻井及完井的增产措施，预抽原始煤层的煤层气；②开采期抽采，利用采掘工作的超前压力，开采卸压，进行井下煤层气抽采；③采空区及废弃矿井的煤层气抽采，通过地面钻井、埋管及巷道抽采煤层气；④矿井通风煤层气的回收利用。这形成了矿井煤层气综合性规模开采的一种最为经济的模式，同时也指出了这一模式需要解决的主要问题与关键技术，以期推动煤层气产业的快速发展。     

安阳矿区双全井田煤层气可采潜力分析

河南省安阳矿区双全井田有望成为豫北地区煤层气开发的理想靶区。在分析双全井田地质背景的基础上,重点系统计算、分析了影响该区煤层气可采潜力的煤层气可采资源量,储层能势和渗流能力3个因素。结果显示：①双全井田煤层气地质资源量为为35×108 m3,可采资源量为19×108 m3,可采资源丰度为0.89×108 m3/km2,具有资源量大的特点;②煤层气压力状态接近正常,煤层气含气饱和度高,平均为86.26％,有望成为高产气田;③渗透率极差是制约该区煤层气开采的最为不利因素,但该区具有成煤时代多,煤层分布范围广,厚度大,含气量高等有利条件,在一定程度上可以弥补煤层渗透率低的缺陷。结论认为：双全井田具有很好的煤层气开发潜力。     

煤层气井气体钻井技术发展现状与展望

煤层气储层的特殊性对煤层气钻井时的储层保护提出了更高的要求。用气体钻井方式开采煤层气是一种有效的保护储层的手段,被国外油田广泛采用。气体钻井方式的选择必须考虑地层的适用性、应用模式、后期完井方式以及经济性。通过对国外煤层气开发中气体钻井的应用情况、煤层特点、气体钻井应用于煤层气的技术模式进行分析,结合我国煤层气特点及气体钻井技术现状,探讨了在我国煤层气开发中开展气体钻井的可行性。     

工程建设

我国首条跨省区煤层气管道工程开建；国内最大储油罐在福炼建成；中国石油最大作业水深钻井平台交工；中国石油科技创新基地开工；大连LNG接收站储罐桩基完工……     

煤与煤层气协调开发模式研究

为了实现煤矿区煤炭与煤层气二种资源的安全高效协调开发,基于煤炭开发时空接替规律,分别采用地面钻井排采、地面与井下联合抽采以及本煤层钻孔抽采等不同的瓦斯抽采技术以保证煤炭安全高效生产,是煤与煤层气协调开发模式的代表。     

基于测井信息的煤层顶板水平井抽采煤层气技术

碎软煤层顶板水平井煤层气抽采技术目前尚处于发展初期,卡钻塌孔、加砂困难等问题频发,严重影响了煤层气的开发效果。为了提高碎软煤层水平井的成孔率和煤体改造效率、强化顶板水平井抽采工艺,以沁水盆地晋城矿区赵庄井田3号煤层为研究对象,综合利用井田测井信息,提出了一套基于测井信息的顶板水平井煤层气开发优化技术:利用声波测井资料,引入形变系数建立煤系有效应力测井解释公式,修正组合弹簧模型,解释井田X-01V井地应力,并通过井壁应力场分析,结合摩尔库伦理论和拉伸屈服准则,建立了X-01H井井壁稳定评价方法,得到X-01H井水平段安全钻井密度窗口介于1.15～1.81 g/cm~3;完钻后利用随钻自然伽马数据,绘制X-01H井水平段泥质含量曲线和X-01H水平段与目标煤层相对位置曲线,优选泥质含量小于50%和井眼轨迹距离煤层小于1 m的位置,优化第3压裂段至第6压裂段射孔位置。现场应用效果表明,X-01H井水平段钻井周期为8 d,加砂完成率达110%,目前已累计产气168×10~4 m~3,日产气量最高达11 000 m~3。结论认为,所建立的基于声波测井信息的井壁稳定评价方法 +"双曲线"射孔位置优选法,对于指导碎软煤层顶板水平井煤层气开发具有良好的效果。     

煤层气低成本钻井技术

分析了我国煤层气勘探开发现状，基于煤层气生产特征分析了煤层气开发向产业化、商业化发展降低钻井成本的主要技术方法。根据潜孔锤钻井原理和特点，详细分析了钻压、转速、注气压力、注气量等实钻参数合理的确定方法，综合阐述了这些参数与提高钻井速度之间的变量关系，以及其中影响钻井速度、钻井周期的关键因素，介绍了潜孔锤在煤层气钻井使用中的效果及优点。实践证明，潜孔锤钻井技术是当前降低煤层气开发钻井成本的关键技术之一。还提出了国内轻型钻机现有装备技术条件下潜孔锤钻井的实施方案。     

恩村井田煤体结构与煤层气垂直井产能关系

煤储层原始渗透率、压裂改造后渗透率及围岩的渗透率共同影响着煤层气垂直井排采过程中压力传播轨迹,并最终影响着煤层气垂直井的产能。以焦作矿区恩村井田勘探开发原始资料为基础,根据测井响应曲线,结合钻井取心,把煤体结构划分为原生结构煤（I类）、碎裂煤（Ⅱ类）和构造煤（Ⅲ类和Ⅳ类）3类4种。根据岩石弹性力学理论结合不同煤体结构天然裂隙发育状况,建立了天然裂缝方位与地应力方向关系模型,分析出不同煤体结构主裂缝方位的主控因素。根据裂缝延伸方位结合煤层气井排采过程压力传播轨迹,得出不同煤体结构与产能关系。排采试验表明：以目前的水力压裂工艺进行储层改造,碎裂煤对产能的贡献最大,原生结构煤次之,构造煤几乎不可被改造。     

淮南顾桥井田煤层气井排采技术研究

淮南矿区是松软、低透气性、中厚、煤层群开采的典型矿区。淮南矿区所属的顾桥井田面积106.7km2,煤炭资源量18.7×108t。目前,顾桥井田进行瓦斯治理时存在采空区地面抽采难以实施,井下抽采工作量大,难度大,瓦斯超前预抽势在必行。国内外研究和实践证明,利用地面垂直井抽采瓦斯可以提前5~20年解决煤矿开采中遇到的瓦斯抽采问题。为了实现顾桥井田的瓦斯超前预抽,淮南矿业集团决定在顾桥井田开展地面垂直井煤层气超前预抽试验,本文对顾桥井田煤层气井的排采技术进行了分析研究。     

煤层气储层保护钻井关键技术研究

随着我国油气资源勘探开发工作的进一步深入,煤层气开发正进入规模化开发应用阶段。由于煤层气储层的特殊性,钻井过程中容易造成储层损害,因此对煤层气储层保护钻井关键技术进行研究具有重要的实际意义。分析了钻井过程中煤层气储层的损害机理,探讨了保护煤层气储层的钻井关键技术,认为采用欠平衡钻井方式,根据储层条件与施工情况优化钻井参数和计算最大允许下钻速度,可以有效保护煤层气储层,对于提高煤层气开发效率具有一定的指导意义。     

中国煤层气钻井技术现状及发展趋势

对我国煤层气钻井完井技术现状进行了归纳和总结,结果认为:煤储层地质基础薄弱、井壁易失稳、煤层损害严重以及完井效果差等难题严重制约了我国煤层气高效勘探开发;已开展的多分支水平井技术、U型井技术及其配套的连通和裸眼造洞穴等技术取得了长足进展,一定程度上缓解了以上技术难题的制约。生产实践表明,由清水钻井引起的钻井安全与煤层保护的矛盾仍然突出,国内煤层气产量依然偏低。进而建议,加强对煤层专用钻井液、煤层损害解除方法的研究,尽快制定煤层气钻井相关室内实验评价方法和矿场评价方法的行业及国家标准,探索矿权制度改革,开展煤层气与常规气、致密气合采关键技术研究,积极开展煤层气多层钻完井、复杂结构井增产措施配套技术研究。     

煤矿区采煤采气一体化技术及其对设备的要求

随着煤矿区采煤采气一体化进程的推进,煤层气开发工程对设备提出了更高的要求。在论述煤矿区煤层气抽采技术的基础上,分析了煤矿区煤层气抽采对设备的要求。总体而言,煤层气地面钻井施工设备价格偏高,配件供应和维修时间较长,施工成本较高,而且钻井深度也很有限;井下钻井设备需要解决松软突出煤层钻进问题,应研制开发大直径、长钻孔、定向钻进设备以及有效的钻孔循环介质;压裂设备要求压裂泵车的排量尽量大、稳定性好、成本低、维修方便及时,同时应尝试液氮代替常规的水基压裂液,并开发相应的液氮压裂设备体系。     

延川南煤层气低成本高效钻井技术探索与实践

储层丰度低、单井产量低是制约煤层气开发的瓶颈,因此如何提高钻井效率、控制成本是实现煤层气有效开发的关键。在总结延川南煤层气区块前期钻井经验的基础上,引入"井工厂"钻井模式,重点开展了井组及施工工序优化、预偏离防碰、导向钻具、个性化钻头和高效堵漏等降本增效技术的研究和实践,并利用学习曲线法对关键技术进行了持续优化,形成了煤层气低成本高效钻井技术。延川南煤层气区块808口井采用了煤层气低成本高效钻井技术,优质高效地完成了产能建设任务,其中平均单井钻井周期较产能建设前缩短30.3%以上,机械钻速提高了51.6%以上。研究与实践表明,煤层气开发时应用"井工厂"钻井模式能够显著控制钻井成本,提高开发效率,实现煤层气有效开发。      

中国煤层气开发利用现状及技术进展

通过对我国煤层气开发利用和技术发展现状的分析和调查研究,总结了我国煤层气产业发展现状及特点。分析表明:"十二五"期间,我国煤层气勘探开发成果显著,煤层气产量稳步增长,沁水和鄂东等产业基地建设逐步完善,中低阶煤的煤层气勘探开发取得突破。但整体上未能完成"十二五"规划制定的产业发展目标;同时,煤层气开发技术取得了快速发展,井型多样化、压裂的规模化、排采的精细化智能化,尤其是多分支水平井钻井技术、水平井分段压裂技术以及碎软构造煤地区煤层气开发技术取得了优异成效;最后,针对我国煤层气产业发展现状,提出了我国煤层气未来产业发展方向。     

“U”型井钻井技术的研究与应用

"U"型水平井由于具有排采同时进行,占地面积小、可最大限度的沟通煤层裂缝等特点而成为煤层气开发的主要类型井。本文在对"U"型水平井特点以及钻井难点深入分析的基础上,提出了精确地层对比、采用先进定向工具及导向技术、优选储层保护钻井液以及利用先进的连通工具等技术措施,解决了煤层气钻井轨迹控制难度高、钻井复杂情况高发、储层保护要求高、水平井与直井连通精度高等问题,有效降低了钻井成本,节省大量作业时间,为后续煤层气的深入开发提供了技术参考。     

煤层气“井工厂”钻井模式设计与应用

"井工厂"钻井模式采用流水线式的施工方式,依次对平台上所有井各开次进行批量化施工,从而达到缩短施工周期和降低开发成本的目的。在简述延川南煤层气区块前期常规钻井工艺的基础上,分析了该区块采用"井工厂"作业的优势,从井场规划布置、钻机移动轨道优选、平台井数优化、钻井顺序优化、钻井液重复利用和测录井设计等方面对该区块的"井工厂"钻井模式进行了设计,并对设计的"井工厂"作业模式进行了现场应用。应用结果表明,井工厂"作业模式适合于采用丛式定向井开发的延川南煤层气田,可大大提高生产效率。最后指出,我国很多非常规油气田利用"井工厂"模式开发是今后发展的主要趋势,建议我国各石油公司加强技术攻关,做好技术储备工作。     

沁水盆地古交区块煤层气水平井产能影响因素分析

近年来,水平井逐渐成为中国煤层气开发的主要井型,在多个区块取得显著产气效果,但井间产量差异大,整体达产率偏低。为摸清煤层气水平井产能影响因素,从地质因素、工程工艺和排采管理等方面展开研究。选取沁水盆地北部古交区块20口煤层气L型水平井,在地质条件和生产动态剖析基础上,筛选出含气性、井控地质储量、钻井质量、储层改造、生产动态参数等10个关键参数,探讨了对煤层气水平井产能的影响,并提出适用于研究区地质条件的针对性技术对策。研究表明：位于构造高部位的煤层气水平井,含气量、含气饱和度和井控地质储量是实现水平井高产的资源基础;在构造简单和断层不发育的情况下,水平段长应在600 m以上,且保证煤层钻遇率80%以上;水平段长600～800 m时,压裂段数应控制在10段以下,压裂段长最佳为60～80 m;尽量降低排采中断次数,提高排采连续性,在排水期和提产期要分别制定不同合理压降速率,增大泄压面积,实现煤层气水平井产能最大释放。     

浅谈非常规天然气钻井施工安全管理

非常规天然气钻井施工是一项高风险工程,具有施工工种多、操作工序复杂、立体交叉作业环节多和连续施工作业等特征。钻井施工能否顺利及时完成,首要工作就是安全管理。本文基于临兴-神府致密砂岩气、新疆煤层气和页岩气、山西三交煤层气、山西平遥煤层气、吉林珲春煤层气等项目的大量钻井作业,对非常规天然气钻井施工的特征以及钻井施工过程中的安全管理现状进行了分析,结合中国煤炭地质总局广东煤炭地质局勘查院的实际安全制度体系和管理现状,重点提出了一些具体有效的安全管理方法,以期降低直至避免安全事故的发生,为钻井施工的顺利完成打下坚实基础,同时为类似钻井作业的安全管理提供一种工作模式。     

黔北煤田林华井田煤层气分布特征及资源潜力

基于煤层气测试结果分析井田煤层气分布规律。分析结果表明:林华井田煤层具有良好的含气条件,具有良好的煤层气成藏条件,具有较大的煤层气资源潜力;井田中部新华向斜轴部煤层埋深较大的地段为煤层气富集区,甲烷含量一般随埋深增加而升高。     

煤层气“井工厂”钻井完井技术探讨

煤层气井单井产量普遍较低,开发过程中只有实施低成本战略才能取得较好的经济效益。随着延川南煤层气区块产能建设的启动,对钻井周期及钻井成本提出了更高的要求。煤层气"井工厂"钻井开发模式的提出,对于达到低成本高效开发煤层气的要求具有重要的意义。结合延川南煤层气区块的特点,在现有丛式井钻井技术的基础上,从钻井设备、钻井顺序、关键工艺技术等几方面进行探讨和研究,提出了一套适合于延川南煤层气开发的"井工厂"钻井完井工艺技术,为区块大规模开发奠定良好的技术基础。