煤层气钻井、完井技术的研究和应用

钻井完井技术的煤层气

、

瓦立拜多之禾口万何宝兴〔〕龙田良

用、

钟承松

贾

军

摘

要

煤层作为煤层气的生气层和储集层。

,

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技米的特殊性技米。

这些特征决定了煤层气井钻井,

取心、

完井及储层保护诸,

据此

,

我们研究并形成了一整套煤层气并的取心技米。

储层保护技末和完井

我们将这套技末应用于中国柳林试验区

不仅满足了地质评价的需要

也为该区实现

煤层气工业性开采起到了积极推动作用

钻井

、

完井技术的研究、

层脆性大

、

易碎并且易发生弹塑性变形

煤层具有强烈的不均质性并且常含有硬质夹煤层气主要以吸附状态储集在煤层中,。。

由于煤层气井钻井完井作业的对象是煤储层因此认识煤储层特征及其对钻井完井作业的要求、

,

研

,

是进行我们研究的基础

。

在我国、

因煤层气勘探只是近几年才起步,

,

尚,

煤储层特征及其对钻井

完井技术的要求

无成功的范例可以借鉴因此对于一口勘查井其

钻井

、

完井的目的在于取全取准各项资料以评价选区是否正确通过评价确定试验区是否具有开发前景开采煤层气所需的各项工程技术的试验。

我们先后在安徽淮南试验分析

、

河南安阳和山西柳林三、

个试验区对数百个煤样进行了物性,

机械力学性质

研究认为煤层具有以下主要特征如图所、

渗透性低煤层往往具有发育的割理和裂隙,

根据煤储层特征

,

要实现上述目的要求、

,

煤层气钻

井

完井技术必须满足表表取心技术

。

示

,

它不仅是煤层气流动的主要通道而且使得煤

煤层气井钻井

完井技术要求完井技术

保护技术

高的煤心收获率短的煤心暴露时间较大的煤心直径保持煤心原始结构。

保持小的应力变化减少钻井液侵入无固相或低固相平衡钻井。

利于强化作业利于排水降压

减少水泥浆侵入

利于平衡钻井

煤层气井取心技米图理想的割理系统关系图,

煤层气的逸散性和煤层的脆性用常规取心工具取心时,

、

易碎性

,

当采

易发生气体逸散和煤心的,

〔〕地质矿产部华北石

油地质局。

探矿工程研究所

冲蚀

、

磨蚀

、

结构破坏和掉落

从而

,

影响煤层含

中国煤层气

第

期

年

月

气量测试筒的

、

煤心的收获率和原始结构的保持

。

为减用

泥浆冲颗粒分散得越细,

,

颗粒侵入对煤层渗拼

少气体逸散选择了绳索取心方式并配以半合式内

透性伤害越严重

并且,

。一

的颗粒起决定作,

为提高煤心收获率研制出了双作用岩心爪和阶。

梯超前取心钻头

这些方面组合起来。

,

构成了我们,

煤层因渗透性低固相颗粒侵入半径较小通不同类型的钻井液所造成的煤层渗透性伤害,

系列绳索取心工具

该工具具有以下特点,

常可为射孔所能穿透

与

英寸钻杆配套用于,

英寸井眼

其取

心直径可达

程度不同

而且酸化恢复效果也不一样,

。

绳索取心方式,

提钻迅速,

根据上述试验结论

提出煤层渗透性保护措施密度低、

带有悬挂接头的半合式内筒一经拉出即可迅速采样、

可自并可,

如下

然分开

,

又可直观描述煤心

,

采用和固相含量低

值低

、

粘度低

、

失水量低

保持煤心原始状态拦簧片卡簧双作用卡心,。

或无固相

的钻井液

取心钻进时

拦

采用平衡钻井缩短煤储层裸露时间实施酸化处理。

簧片呈隐蔽状态的半球封闭面渐缩径

上提割心时逐渐伸出并形成向上同时卡簧也逐

,

可防止碎岩心脱落,

,

可卡紧硬质岩心并实现拉断式割心其工作原理均是,

具有到位和堵心报警功能,

煤层气井完井技术煤储层因渗透性低得以开采。

通过机械地或受压橡胶径向膨胀封闭或近似封闭

,

必须经过强化才有可能实

内

、

外管之间的环形通道

引起循环泵压升高,

达

现工业生产能力以及需要排水降压使气体解吸才能因此,

到报警的目的

满足强化之需要和满足排水降压。

取心钻头的阶梯式刻取地层。

减少了破碎面

之需要就成为了煤层气井完井的主要特点为此我

,

积

,

利于煤心柱的形成煤储层保护技米

们分析了各种完井方法的使用条件并结合我国煤层气勘查区具体地质条件研究了完井的选择方法试验研究了不同入口方式对强化作业的影响,,,,

建立了

煤层渗透性往

往很低透性是十分重要的,。

因此。

,

维护或改善其渗会因钻井液侵入,

三种不同完井的设计方法完井方法的选择其基本思想是

,

以及改进与运用了。

钻井过程中

,

的完井效果评价方法依据地质条件。、

它包括了

煤层造成其渗透通道的堵塞造成其渗透性变化。

由于煤层是一种弹塑化方式式

体它会因钻井所引起的围压变化发生弹塑性变形

,

首先,

,

确定强

为进一步详细了解煤层渗透性、

压裂强化或洞穴强化、

其次

选择入口方和井眼结构

伤害机理以及钻井液侵入透性伤害程度,

围压变化所造成的渗透、

如裸眼、

射孔、

或割缝。

进而选择强化工艺、

性伤害机理以及钻井液侵入

围压变化所创造的渗

如清水压裂如裸眼。

凝胶压裂或动力造穴根据安阳,

我们研制了三轴渗透率测试仪并进

筛管或套管

柳林试验区特

行了以下三方面试验三轴渗透率变化对煤层渗透性的伤害

定的地质条件图

建立了具体的完井方法选择流程,

该流程的内函是为获取各项地质孔完井。

钻井液侵入对煤层渗透性的伤害

对于一勘查新区

、

工程资、

伤害后煤层渗透性的酸化恢复,

。

料和保证工程安全作业一般应选择安全性最大施工最便利的完井方法

,

上述试验表明了煤层渗透性对围压变化的敏感性和渗透性伤害的多因素性并可以得出以下结论

在有一定数量

套管射—一井之后口、

,

收集与分

煤层渗透性将随净围压的增高而剧烈下降一一

,

析与完井有关的各项地质强化方式

工程资料

选择合理的,

具有

关系,

压裂强化或洞穴强化,

钻井液侵入伤害煤层渗透性是多因素的聚合物类泥浆侵入煤层,,

而

当选择洞穴强化时可根据产层压力的大小动力造穴或自然造穴,

碱性伤害是主要的

进一步确定洞穴强化工艺

会因高分子聚合物、

当选择压裂强化时当选择套管完井时,

依据储层层数和地质条裸眼完井或套管完井

的吸附作用引起的粘土絮凝堵塞起粘土膨胀堵塞

梭基水化作用引

件

,

进一步确定完井方式

以及碱性滤液与地层水作用形成

,

可依据最初几口井的压口方式

的沉积物堵塞

,

导致渗透性伤害

裂作业压

力情况

进一步确定入第期

套管射孔月

中国煤层气

年

试验区情况我们采用的具体分析项和权衡系数是生产率入口质量

,

造缝控制能力通用性

井眼稳定性成本费用

在评价完井效果时述各项做出优劣性对比

,

需要对各种完井方法就上

,

并赋予相应的等级数。

,

然

后才能进行完井效果的权衡评价

钻井

、

完井技术应用效果、

经过淮南

安阳和柳林三个试验区反复试验与、

改进所形成的一套钻井

完井技术。

,

已成功地运用

于柳林试验区并收到了良好效果

煤层气井取心效果

煤层气井取心取心。

,

包括煤层取心和煤层顶,

、

底板

运用目前成熟的技术于柳林试验区

对煤层

顶底板采用川,

一

常规取心工具和对煤层采用在连续取心中也用于顶底,。

系列绳索取心工具板取心

园图

取得了取心率高煤心暴露时间短和煤心回次进尺,

原始结构保持好的效果完并一侧套缝管一

煤层取心

平均取心

收获率

图提钻一半时间,

煤层平均深度,

完井方法选择流程图

采样装罐时间图,

煤心气体逸散时。

间仅或套管割缝,。

煤心无错动

不散乱

,

原始结构保持好

完井方法的设计

据了解可用于煤层气完井的方法大致有两类即套管完井和裸眼完井种方法,。

,

储层保护效果依据渗透性伤害试验结果最小程度,

套管完井有射孔和割缝两、

,

为使储层伤害降至低固相钻井液,。

而裸眼完井则包括筛管、、

裸眼

、

砾石充填

、

研制与使用了一。

它

水力切割洞穴

自然造穴和动力造穴、

种方法

。

是一种密度低,

失水量低。

根据安阳柳林试验区煤层气勘探项目的需要选择研究了套管射孔种完井的设计方法。

的中性伤害、

钻井液

表

为这种钻井

套管割缝和水力切割洞穴三

液在柳林区的使用效果

由于对储层渗透性的碱性。

固相伤害以及滤液侵入伤害得到了不同程度,

完井方法的效果评价一口煤层气井生产的好与坏,

的控制不仅与其地质条,

表皮系数明显减小

件有关而且与入最大的生产效果,

,

口质量

、

强化效果等多因素有关、

完井技米应用效果依照柳林试验区地质条件利用图,

研究煤层气完井的目的是希望通过最小的投入获

得因此,

完井方法

井眼的稳定性。

成本费用造缝控制

选择流程①当

,

得出的完井方法选择结果是”、

都是完井评价所需考虑的因素能力、

美国口质量、

”

、

“

煤合采时完井“、

在勇士盆地岩溪试验场曾通过入通用性、

套管射孔套管射孔

或割缝“、

井眼稳定性以及费用等五个方面对。

②当暂不考虑

仅

”

煤合采时

三种完井方法进行有效的权衡评价中国煤层气第期年

针对我国柳林月

或割缝

完井

动力洞穴完井当有较高渗透性时,

。

该区实际作业中选择了第一方案合采并在入人 )白孚次澎探瓣、

”

、

“

、

“

煤

,

”

煤层中进行了射孔割缝和裸眼三种比试验见表、

、

口方式的对,

,

所示试验表明因入口口

。

方式的不同导致了生产率入、

质量造缝控制能。

、

力通用性以及费用等方面的差异为进一步全面认识各方法的优劣性利用权衡分析法对这三种完并方法做了评价。

,

见表

所示。

。

其结果表明套管射孔。

完井是柳林试验区最佳的完井方法

这与该区后期

的排采试验结果相一致表淮南一

柳林试验区三种完井方法试验结果

川

一

入口质量压裂前造缝完井平均产量控制通用性费用类型产水量表皮系数压裂压力稳定性能力压裂前

备注

套管射孔煤心气体逸散时间一提钻一半时间

好

高

好

井

雌

煤煤

一一一一、

套管害口缝

好

中

差

高

攀算井月

裸眼筛管

好

差

中

中

煤

表—一一一一一一一

柳林试验区三种完井方法权衡评价结果生产率入口

质量

造缝控井眼稳通能性制能力定性又

成本费用又

总得分

—图

一必

一必

柳林试验区煤心气体逸散时间

表

日

中性低固相钻井液的应用效果

—聚合物十

套管

射孔套管害缝

裸眼筛管

泥浆类型

普通

聚合物

聚合物

低固相

低固相

小结钻井、

值密度

完井技术对于一个煤层气勘查试验区是,

一项系统工程

每一个工程环节都将直接影响到储。

表皮系数生产层位十

层的正确评价和煤层气的开采效果由上述运用效果可以看出,

我们研究出的煤层,

气井钻井应用。

、

完井技术在柳林试验区已得到了成功的因此,

平均产水量

由于柳林试验区

是一个多煤层区。

该

区一些成功的作法将对中国其它试验区煤层气勘探

平均产气量

具有重要的参考应用价值起来的这套技术,

因柳林试验区仍处于试验排采阶段

,

初步建立。

尤其是完井技术还有待进一步提、

高

,

以实现最经济

最有效的煤层气开采第期

▲

中国煤层气

年

月

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8m2i.html