煤层气井造穴技术的实践与研究
水平井钻井技术经验概述
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
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
煤层气井压裂技术现状研究及应用
煤层气井压裂技术现状研究及应用 摘要：煤层气其主要成分为高纯度甲烷。煤层气开发的主要增产措施是压裂，而压裂设计是实施压裂作业的关键。本文介绍了煤层气储层的特征，并根据美国远东能源公司煤层气井压裂工艺技术，对其在山西寿阳区块几口井的压裂设计进行了分析。讨论了煤层气井压裂设计的主要参数如施工排量、压裂液、支撑剂、加砂程序的优化措施。 关键词：煤层气储层压裂设计小型压裂测试树脂涂层砂 1 引言 美国是率先进行煤层气开采的国家，其煤层气工业起步于70年代，大规模的发展则是在80年代。我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，经测算煤层甲烷总资源量为30～351012 m3，约是美国的三倍。我国煤层气目前处于商业化生产的阶段。至今已在全国各煤矿区施工600多口煤层气井、10余个井组，大部分进行了压裂增产等措施。煤层气是我国常规天然气最现实、最可靠的替代能源，开发和利用煤层气可以有效地弥补我国常规天然气在地域分布上的不均和供给量上的不足。山西省是中国煤层气储量最丰富的地区之一，开发利用煤层气的优势十分突出，如何坚持科学发展的指导思想，解决开发利用过程中遇到的难点和瓶颈问题，达到合理有效地开发利用是我们当前应该着重思考的问题。 2 煤层气概况 煤层气俗称瓦斯，其主要成分为高纯度甲烷，是成煤过程中生成的、并以吸附和游离状态赋存于煤层及周岩的自储式天然气体，属于非常规天然气。在亿万年漫长的煤炭形成过程中，都有以甲烷为主的气体产生，如果它较多地从母质煤炭岩层中游离迁移出来并进入具有孔隙性和渗透性均良好的构造中储存积聚，则被称为煤成气（即煤基天然气），其开采方式与常规天然气较相似。 2.1 煤层气的赋存特点 煤层气藏与常规气藏最大的差异就是煤层甲烷不是以简单的游离状态储存于煤岩的孔隙中，煤层气中90%以上均是吸附状态附着于煤的内表面上，少量的煤层气是以游离状态储存于煤岩的割理、裂隙和孔隙中，还有部分煤层气是以溶解状态储存于煤层水中。煤是一种多孔介质，其中微孔隙特别发育，形成了异常巨大的内表面面积，据测定每吨煤的内表面面积可达0.929亿m2 。煤的颗粒表面分子通过范德华力吸引周围气体分子，这是固体表面上进行的一种物理吸附过程。压力对吸附作用有明显影响，国内外的研究均表明，随着压力增加，煤对甲烷的吸附量逐渐增大。 2.2 煤层气储层特征
完井技术国内外发展现状分析
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
煤层气利用技术简介通用版
安全管理编号：YTO-FS-PD501 煤层气利用技术简介通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
煤层气利用技术简介通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 煤层气简介 煤层气俗称煤矿瓦斯，是一种以吸附状态为主，生成并储存在煤系地层中的非常规天然气。其成分与常规天然气基本相同(甲烷含量大于95%，发热量大于8100大卡)，完全可以与常规天然气混输、混用，井下抽放的煤层气不需提纯或浓缩就可直接作为发电厂的燃料，可大大降低发电成本。 煤层气是近20年来崛起的新型洁净能源，它在发电、工业和民用燃料及化工原料等方面有广泛的应用，对煤层气的合理利用可以缓解当前能源短缺的状况，改善能源结构，降低温室气体排放，提高煤矿生产的安全性并带动相关产业的发展。 煤层气利用技术 世界主要产煤国都十分重视开发煤层气，英国、德
煤层气钻井与完井技术
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。
煤层气的开采与利用
煤层气的开采与利用 （包括不限于新旧技术的介绍与对比、国内外技术对比，目的是搞清楚煤层气作为一种自然资源是如何实现经济效益的）； 一.煤层气背景介绍 1.我国煤层气资源分布 我国大型煤矿区煤层气资源丰富,13个大型煤炭基地煤矿区埋藏深度1500m以浅,煤 ,煤 2. 12起,。3. 程等。 地质载体特殊性 煤层气的地质载体为煤层,煤炭本身就是能源开发的重要对象,这一自然属性更是有别于其他所有的化石能源矿产。煤层气与煤炭资源的同源同体的伴生性决定了这2种资源的开发必然有密不可分的内在关联。煤矿区煤炭资源的开采引起矿区岩层移
动的时空关系,影响着煤层气资源开发的钻井(孔)的布设、采气方法的选择和抽采效果等多个方面。 鉴于上述特殊性,煤层气勘探开发技术既有常规天然气勘探开发技术的来源、借鉴甚至直接移植,又有自己的独特性,还有与采煤技术交叉融合的耦合特性,是一个与常规天然气和煤炭开发技术既有联系又有区别的复杂技术系统。 1. 三(多) , 2. 创新, 3. 前提下，协同开采技术得以发展和进步。如解放层开采、井上下联合抽采、煤炭与煤层气共同开采等就是其典型实例。 4.煤层卸压增透技术
对于煤层渗透率低和含气饱和度低的矿区须探索应用煤层卸压增透技术,提高煤层气 抽采率。此类技术主要包括保护层开采卸压增透技术、深孔预裂爆破技术、深穿透 射孔技术、高能气体压裂技术和高压水力增透技术等。 三.近年来我国煤层气开采技术发展 1.勘探技术手段深化 （eg 2~3倍； 管、。）2. 活性 变排量控制缝高技术、前置液粉砂多级段塞降滤失技术、前置液阶段停泵测试技术、大粒径/高强度支撑剂尾追技术、压后合理放喷控制技术等。 针对多煤层地区,采用煤层和岩层组合分段压裂技术,可以有效提高单井产量和资源 利用效率。
煤层气井钻井井控实施细则
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
中国煤层气勘探开发的哲学思考
自然辩证法研究 Vol115,No110,1999 ?博士文苑? 中国煤层气勘探开发的哲学思考 傅 雪 海 八十年代以来,由于在圣胡安盆地地面勘探开发煤层气取得了巨大的成功,我国引进了这一技术,并在煤层气地质理论研究和勘探开发实践中经历了曲折的探索,逐渐形成了适合我国地质特征的煤层气地质理论和勘探开发技术方法。这一成果的取得经历了由实践、认识、再实践、再认识的多次循环往复,目前正在向更高一级的认识迈进。本文试图从认识论、真理相对性和矛盾的普遍性与特殊性规律等方面来阐述中国煤层气勘探开发的历程和未来的发展前景。 1 煤层气的基本概念和 勘探开发的意义 煤层气是成煤和煤化作用过程中生成并储集在煤层内的一小部分气体,俗称瓦斯,主要成分是甲烷(CH4)。由于煤层气勘探开发具有能源、煤矿安全生产、环境保护等多重意义,日益受到我国政府和有关工业部门的高度重视。中国现代化建设面临能源问题的严重挑战,由于中国人口、资源、环境以及经济、科技等因素的制约,能源供应长期以来不能满足经济迅速增长的需要。因此,我国可持续发展的能源战略不同于发达国家,也有别于其他发展中国家。我国煤炭资源量(包括探明储量和远景资源量,-2000米以浅)约5157万亿吨左右〔1〕,1994年全国煤炭产量为12129亿吨〔2〕,资源量和产量均居世界前列。煤炭在我国能源结构中一直占70%以上。煤层气资源量约14万亿米3(甲烷含量大于4米3/吨,-2000米以浅)〔3〕,煤层气地面开发尚没有取得实际产能,但井下瓦斯抽放每年约6亿米3左右(146个矿井总计)〔2〕,其中利用的约4亿米3,其它2200多个矿井,煤层气(瓦斯)直接向大气中排放,年排放量约达100亿米3,既浪费了能源,又污染了环境。因此,地面勘探开发煤层气为保护我国能源战略的可持续发展有着深远的现实意义。 2 煤层气勘探开发的早期实践与认识 实践是认识的来源,人的正确思想只能从社会实践中来,人们在实践活动中,通过自己的感觉器官同客观世界相接触,获得大量材料、信息,经过整理、加工,便形成了认识。离开人的实践活动,切断了主体和客体的联系,任何认识都是不能产生的。生产活动是最基本的实践活动,人类在煤矿开采实践活动中经历了一次又一次的煤与瓦斯突出,或瓦斯爆炸等灾害性事件,逐渐认识了煤内瓦斯气体是事故的主要原因,为了减少其对矿工的危害并改善矿井安全,人们尝试着从井下抽取瓦斯并获得了巨大的成功。并在此基础上系统地研究了煤中瓦斯的产生、储存和释放,瓦斯在煤层内流动方式及煤层开采前和开采期间的脱气机制等。 认识的深化,固然以正确的思维作指导很重要,但更重要的是事实资料的发现和积累,而这些是同新工具、新技术和新方法的应用有着密切的联系。井下瓦斯抽放早期只能在采空区和巷道内进行,随着钻探技术水平的提高,在井下施工垂直和水平钻孔进行目的层抽放或临近层排放。抽放技术由开采后老窑抽放发展到边掘边抽和预抽,由自然抽放排空到水力压裂、爆破致裂,人工卸压抽放、运输、储集和利用。我国煤层气含量测试五十年代采用的是磨口瓶法,六十年代采用的是真空罐集气法(前苏联引进),八十年代以后,采用的是解吸法(美国引进),并颁布了标准M77-84(原煤炭部),统一了煤样的采取和测试步骤与方法,测试精度有了明显改善,近年 26
海洋石油深水钻完井技术概述
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
钻井完井
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
钻井技术完井和交井操作规程
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
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
煤层气勘探开发新技术与理论评价分析实用手册
煤层气勘探开发新技术与理论评价分析实用手册主编： 编委会 出版社： 煤炭科技出版社2011 年 规格： 全一卷16 开精装 定价：380 元 优惠价：310 元 xx 本书收录了2010年全国煤层气学术研讨会论文80 篇，内容包括地质理论新认识，煤层气的选区评价和经济评价、煤层气勘探开发适用工艺技术、地面集输技术、煤层气综合利用技术以及我国煤层气开发前景展望等方面的文章。 本书可供从事煤层气勘探、开发、工程等方面的科技人员参考。 目录 第一篇煤层气地质理论与选区评价 基于动力学条件的煤层气富集高渗区优选理论与方法 煤层气开发地质学及其研究的内容与方法 煤层含气量校正系数研究 我国煤层气选区评价参数标准初步研究 基于压汞毛细管压力曲线的煤储层孔隙结构特征研究 煤层气物质平衡方程通式的推导与动态地质储量预测煤中残余气含量预测方法研究几种关键压力的控制因素及其对煤层气井产能的影响煤变质作用对煤吸附能
力的控制作用机理高温高压煤层岩心动态污染评价系统的研制与应用水饱和煤样三轴力学实验研究利用测井、气测资料评价煤层含气性研究与应用 国内外中煤阶煤层C02气体埋存可行性分析 xx 比德向斜煤层气的吸附／解吸特征研究沁水盆地不同煤阶煤相渗规律实验和模型研究 xx 盆地煤层气成藏控气作用研究 xx 盆地南部含气饱和度研究 深部煤层含气性及其地质控因 深部煤层xx 特征研究现状及展望 xx 昭通盆地新近系褐煤地球化学特征 xx 向斜煤层重烃浓度异常及其成因探讨 xxxx地区煤层气储层特征 xxxx地区煤系地层对比特征 xx 陆块煤层气勘探方向及高效开发潜势 xxxx地区煤层气资源评价及勘探开发方向 鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气勘探开发潜力评价 大宁—吉县地区煤层气地质特征及富集高产主控因素分析山西省沁水煤田煤层气资源量预测及开发潜力 沁水盆地柿庄南区块固县地区煤层气资源潜力评价河南省焦作区块煤层气开发潜力评价及市场前景分析xx 煤层气勘探开发前景展望 xx 东部xx 地区煤层气潜力分析 XXXXXX狮王寺勘查区煤层气浅析
煤层气钻井中的几个关键技术问题
煤层气钻井中的几个关键技术问题 218-12-10 1. 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
煤层气压裂工艺技术及实施要点分析
煤层气压裂工艺技术及实施要点分析 发表时间：2019-07-17T09:24:30.543Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年7期作者：康锴 [导读] 我国地大物博，矿产资源丰富，煤层气资源总储量占居首位，可以与天然气的总储量相媲美。 新疆维吾尔自治区煤田地质局一六一煤田地质勘探队 摘要：近几年，我国经济建设发展迅速，煤矿企业为我国发展做出了很大贡献。我国煤层具有松软、压力低、表面积大和割理发育的特征，导致煤层气开采普遍存在经济效益低、单井产量低的问题。为了适应煤层气特殊的产出条件，本文探讨煤层气压裂工艺技术与实施要点，以期为我国煤层气开采提供参考意见。 关键词：煤层气；压裂工艺技术；实施要点 引言 我国地大物博，矿产资源丰富，煤层气资源总储量占居首位，可以与天然气的总储量相媲美。因为煤层气本身属于清洁能源发展行列，本身带有极强的清洁性能和使用的高效性，对于此资源进行科学合理的开发应用，能够有效缓解现阶段我国能源紧缺的尴尬局面。进行开采过程中，需要对煤层的低饱和、低渗透和低压的发展特点充分了解，可以通过对水力压裂技术的改造升级，完成增产增效工作，保证煤层气井开采效率和高质量发展。在此过程中，需要注意的问题是，因为不同煤层在发展过程中，都受到不同介质的作用，其内部构成和物质特性方面都存在很大差异性，所以，科学掌握煤层气压裂工艺技术有着重要的现实意义。 1煤层气探采历史 1733年美国首次实现地下管道煤层气抽放，1920年第一次完成3口地面煤层气抽采井。1953年在圣胡安完成高产井，日产1.2万m3。我国起步较晚，1957年阳泉四矿在井下成功实现，临近煤层瓦斯抽采。1992年正式开始研究实验。1996年中联煤层气有限责任公司的成立，标志着我国煤层气开发研究的新纪元。 2矿岩压裂的主要影响因素 2.1天然裂缝割理 在煤层开采发展过程中，主要的裂缝系统包括天然裂缝和割理，这两种现象会严重影响到压裂裂缝的发展形态，同时还会对周围水文地质的发展起到一定的影响作用。通常它们的主要性能会对水力裂缝的形态进行延伸，造成冲击作用，也就是说，通过这两个作用力的共同作用，煤层气井在发展和延伸的时候，很容易发生突然转向和次生裂缝。 2.2矿岩力学性质 对矿岩力学性质进行研究的过程中，需要重点做好三个方面的工作：首先，做好矿岩硬度和密实度的勘察工作。第二，对整体强度和弹性力度问题进行研究。第三，深入探讨研究断裂相关内容。对有显著特点的矿样进行综合检测分析，通过观察和对比，得到的结论是，矿岩在受到某些压力和应力的共同作用下，其自身的特征也会发生改变，呈现出弹性模量低、脆性大、易破碎和易受压缩等显著特点，所以，需要对矿岩力学性质进行综合研究。 2.3地应力 在矿井气层发生水力起裂现象的过程中，地应力的变化情况会对裂缝整体位置和形态产生主要影响作用。通过科学调查结果显示，起裂压力大小情况与地应力差之间存在负相关的变化发展联系。换言之，破裂压力的影响因素主要为天然裂缝与最大水平主应力间的夹角，在高水平应力差作用力的影响下，会发生层次较规律的主缝问题。在低水平应力差作用力的影响下，裂缝问题就会向周边进行延伸和扩展。 3煤层气压裂工艺技术 3.1大排量压裂技术 在煤层储层中，有着大量的天然割理系统，加之在压裂施工中使用了活性水压裂液，因此容易造成在压裂过程中滤失量过大及效率低的情况。而为了控制液体滤失以保障效率，应当要根据活性水压裂液的特点，选择大排量注入压裂液的施工方式。 3.2低砂比压裂技术 煤层气压裂的砂比是由多种因素共同决定的，包括煤层本身的特性、压裂液及其排量、支撑剂密度等等。煤层具有性脆、易破碎以及易滤失等特性，而这些都容易引起压裂过程中煤层出现砂堵；再者压裂液粘度低，也是造成砂堵的一项常见因素。而若应用低砂比压裂技术，则能够十分有效地预防砂堵现象。 3.3脉冲加砂技术 若想实现煤层气开采的增产，其主要途径之一就是尽量增加缝长和沟通天然割理系统。在深层煤层气的压裂施工过程中，支撑剂的泵入可以选择采用将前置液与携砂液交替注入的方式。这种方法既能够更多地增加缝长和沟通天然割理系统，同时又能够防止砂堵，提高压裂效率。 3.4复合支撑技术 该深层煤层气储层的闭合压力＜20MPa，经分析和评价后，认为其在支撑剂的选择上以石英砂为宜。由于煤层气储层具有易滤失的特点，所以在加砂前，首先要处理天然割理，即加入适量的细粒径石英砂，从而降低其滤失；其次在加砂过程中，要加入适量的中粒径石英砂，从而延伸裂缝；而在加砂后期，则要加入粗粒径石英砂，以使煤层中的气流畅通。 4煤层气压裂工艺技术及实施要点分析 4.1优选煤层气压裂液体系 在煤层气压裂中，压裂液既需要携砂、造缝，又会因液体浸入储层而伤害煤层，所以优选压裂液体系至关重要，即要求煤层气压裂液满足压裂工艺的技术要求、与储层配伍性且尽量不伤害煤层。煤层气井从客观实际出发优选压裂液体系，具体要点包括：一是少用添加剂，如有机类添加剂，以免伤害煤储层；二是研发与煤层气压裂条件相适宜的压裂液材料，以提高其与煤储层的配伍性；三是在满足压裂工艺与施工要求的前提下，提高压裂液的经济性，从而适应市场经济的发展要求。据此，山西沁水盆地煤层气井决定选用清水压裂。
延川南煤层气复杂缝网整体压裂技术研究与应用
油气藏评价与开发 第8卷第3期2018年6月 RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENT 收稿日期：2017-11-23。 第一作者简介：赖建林（1986—），男，工程师，非常规及低渗透储层改造研究。延川南煤层气复杂缝网整体压裂技术研究与应用 赖建林，房启龙，高应运，魏伟 （中国石化华东油气分公司石油工程技术研究院，江苏南京210031） 摘要：由于煤储层端割理和面割理发育的特点，压裂容易形成复杂的裂缝形态，常规双翼裂缝模型并不适用于煤层气压裂设计优化。为了提高煤层气整体压裂开发效果，提出了煤层复杂裂缝等效渗流表征方法，将复杂的网络裂缝等效为高渗透带，通过优化高渗透带的大小和渗透率，获得最佳的整体压裂裂缝长度和导流能力。同时采用三维裂缝模拟软件进行体积压裂施工参数优化，并开展3口井压裂施工和井下微地震裂缝监测试验。结果表明，压裂裂缝波及范围较广，复杂程度较高，压后平均日产气量1376.7m 3，为实现煤层气田整体压裂开发提供了技术支撑。 关键词：煤层气；整体压裂；缝网压裂；体积压裂；参数优化 中图分类号：TE357文献标识码：A Research and application of integral network-fracturing of coal-bed methane of southern Yanchuan Lai Jianlin,Fang Qilong,Gao Yingyun and Wei Wei （Petroleum Engineering Technology Research Institute,East China Company,SINOPEC,Nanjing,Jiangsu 210031,China ）Abstract:Due to the well-developed end cleat and surface cleat,the complicated fracture morphology forms easily in the coal-bed fracturing,and the conventional double-wing fracture model is not suitable for the optimization of the coal-bed methane fracturing design.In order to improve the production of the coal-bed methane,we proposed a characterization method for the equivalent seep?age of the complex fracture,in which the complex network fracture was equivalent to the high permeability zone.By optimizing the size and permeability of the high permeability zone,we got the best overall fracturing fracture length and fracture conductivity.Meanwhile,we also optimized the pumping parameters by using 3D fracturing simulation software,and carried out the fracturing op?eration and down-hole micro-seismic monitor tests of 3wells.The results showed that the fracture length covers a wide field and the complexity after fracturing is high,and the average post-fracturing daily production is 1376.7m 3/d.It provides a technical sup?port to the integral fracturing development of coal-bed methane.Key words:coal-bed methane,integral fracturing,network fracturing,SRV fracturing,parameter optimization 由于我国煤层低饱和、低渗透、低压的特点，煤 层气井产量普遍较低，故需要进行一定的增产改造， 最常用的就是水力压裂技术[1]。国内外煤层气开发 井压裂施工普遍采用活性水压裂液造缝携砂，但压 裂后的裂缝展布规律无法直接观测，分析与模拟的 关键问题之一就是确定裂缝的几何形状及其动态延 伸规律，常用的二维模型包括PKN 模型、KGD 模型[2]。由于煤储层割理裂隙发育，压裂缝通常是复杂的网缝结构，采用均质二维模型进行压裂设计模拟优化存在不足。因此，本文采用高渗透带等效煤层复杂裂缝，通过优化高渗透带大小和渗透率来确定煤层气压裂施工参数，形成了复杂缝网整体压裂设计优化方法，并在延川南煤层气田产能建设中进行了推广应用，为进一步提高煤层气田开发效果奠定基础。