浅析煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术

2018年04
月
浅析煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术
马腾飞（中联煤层气有限责任公司，北京100016）
摘要：伴随着经济的发展和社会的进步，我国煤矿产业要想进一步优化经济利益，就要对钻井过程予以约束，减少其对于储层造成的伤害，建构可持续发展的管理机制。

本文对煤层气的原理以及基础特征进行了简要分析，并集中阐释了煤层气钻井过程中的储层伤害问题以及保护技术措施，以供参考。

关键词：煤层气；钻井过程；储层伤害；保护技术
在煤矿管理工作中，为了全面认知钻井过程中储层受到的伤害问题，就要对可能导致其出现异常的元素进行统筹分析，结合伤害机理建立针对性的处理和管控措施，从而维护煤层管理工作的综合质量。

1煤层气概述
1.1成藏原理
在对煤层气进行系统化分析的过程中，要对其主要分布区域有明确认知，煤本身属于沉积岩类物质，一半的组成物质是有机物，且页岩的有机物含量在50%以下。

在气体存储的过程中，主要是微孔隙游离气体以及有机质内部吸附的表层气体，因此，多数煤层气体都会被视为吸附气。

需要注意的是，在煤层气存储结构中，割理是正交断层结构，整体方向和煤层保持垂直，能有效为气体的流动提供平台和空间。

在单独的储存层结构中，会出现煤，而气体的产生需要借助岩性进行处理，这就使得煤层气存储时，出现了很多影响天然气地质存量的因素，其中，煤的组成成分、实际煤层的基础厚度以及相应气体的含量等，都成为了影响气体吸附水平的关键。

除此之外，煤层中气体含量的变化范围较大，会和煤成分以及基础性质量等形成函数关系。

气体的组成结构中，甲烷占据多数，其余的包括液态烃以及二氧化碳等。

值得一提的是，在饱和状态下的气体煤，会直接生成相应的气体物质，气体不饱和则不会产生气体，直到储存层压力降低到饱和压力，而这种情况需要借助脱水作用才能完成。

1.2储层特征
基础的煤层气储层结构是双孔隙结构，整体结构体系中，基质孔隙以及裂缝孔隙十分关键，且在煤层结构中，微孔和裂隙也会出现发育的情况，其实际水平对于煤层其赋存和移动有着重要的影响。

对于煤层气而言，最大的特征就是对应力的敏感性，且整体处于不可逆状态，在煤岩层渗透率降低后，非均质大量生成，煤层其存储层则具有低含气饱和度，相应的压力和渗透率也较低。

正是基于此，要整合煤储层组成结构和相应的物理性质，确保存储条件下相应特征能得到有效应用[1]。

2煤层气钻井过程中的储层伤害问题
对于煤储层而言，不同的操作会产生差异化影响和伤害，对整体产量和基本质量都会造成影响。

2.1钻井完成的储层伤害
第一，钻井过程中的钻井液会对煤储层产生一定程度上的影响。

一方面，是由于不配伍性对整体运行和应用体系造成伤害，影响整体管理体系的运行效果，在钻井过程完成后，钻井液和煤储层中粘土矿物质出现了严重的不相容问题，就会导致粘土部分水化，甚至会分散形成絮凝沉淀物质，使得煤储层生渗透率严重降低。

或者是和煤储层的无机离子发生反应，生成阻塞整体运行体系的无机垢。

另一方面，主要是由于粒子的迁移问题，由于粘土膨胀，因此，对整体煤储层造成伤害，尤其是在作业开展过程中，钻井液会直接进入煤储层，导致煤基质严重肿胀，使得岩孔隙逐渐缩小，最终导致渗透率参数缩减。

除此之外，若是高分子聚合物出现，也会对煤储层造成损害，究其原因，主要是由于滤液中含有较多的聚合物，会在进入煤层后影响粘土矿物质的应用，出现粘连问题，影响渗透率。

第二，压力参数也会对煤储层产生影响，而这种压力主要来自于钻井压力，因为煤储层对实际应力的敏感性会产生影响，就会造成系统运行的不可逆性，尤其是周围压力增大后，煤层的渗透率就会降低，围压降低，相应的渗透率不能及时恢复，也会造成整体运行幅度降低，影响钻井过程的压力变化，甚至会导致储层渗透效果严重失衡。

值得一提的是，煤储层的实际力学参数体系和常规化的储层结构存在一定的差异，不仅弹性模量参数较小，且松柏比参数较大，钻井开发过程中的小参数压力也会影响其整体状态。

因此，要想维护运行体系的稳定性，就要平衡钻井结构，避免对岩储层造成严重的伤害。

2.2增产导致煤储层伤害
煤岩层储层渗透率本身就并不高，且储层特性以及油气层差异较大，因此，在开采过程中要应用压裂处理才能提高产量。

也就是说，多数人会利用人造裂缝改变煤岩层的渗流面积以及相应的渗流方式，而这种操作尽管能有效吸收甲烷气体，为渗流提供通道，却会导致煤储层整体运行水平受到制约，甚至会阻塞整体结构。

首先，压裂过程中形成的压裂液和地层水会出现不配伍的问题，甚至会对整体运行结构造成影响。

其次，压裂液添加剂也会对具体运行体系产生威胁。

最后，煤岩层中粘土矿物以及压裂液的不配伍问题，导致粘土出现膨胀，对煤层的运行孔道造成影响和运行制约，也会出现渗透率降低的问题。

正是由于压裂液添加剂，使得压裂液过滤失量增大，地层的流体效果和返排处理工序也会受到制约，加之地层吸收水平和能力都受到伤害，严重制约煤储层的运行效率[2]。

3煤层气钻井过程保护技术分析
为了提升管理水平和相关问题的处理效果，技术人员要结合实际需求和管控措施，建构更加系统化的保护技术运行体系，积极落实系统化工艺操作流程，运维有效的管控策略，真正
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升级保护技术的管理水平，也为煤层气钻井处理工作的有效开展奠定坚实基础。

3.1煤储层钻井工艺保护机制
在煤层气钻井工作管理体系建立的同时，要结合正压力参数，建构系统化监督维护机制，优化处理相关问题的同时，确保液柱压力和地层压力的完整性，也为管控体系的升级奠定坚实基础。

需要注意的是，液柱压力和地层压力之间的压差越大，就会导致钻井液侵入量增大，且侵入范围也会增大，严重影响煤储层的实际运行效果和管理水平，整体受压裂缝也会出现水锁问题，造成煤储层管理和实际应用效果的失衡。

并且，在钻井钻进工作体系中，要想有效减少激动压力造成的问题，就要结合实际需求减少煤储层被钻井液浸泡的时间以及冲刷的时间，积极落实系统化监督控制工作，从而合理性控制下钻的实际情况和运行速率，维护管理水平的基础上，保证不会对基础资源和煤储层产生威胁[3]。

目前，较为常见的钻井工艺主要分为以下两种：
⑴气体钻井工艺流程体系。

要从煤储层的基本情况和保
护效果出发，整合相应参数的同时，对具体情况进行具体分析，此时的气体要被视为非常规化的流体组织，因此，对于钻井液而言，化学添加剂以及钻屑都是导致整体运行通道受阻的问题，需要相关技术人员结合实际问题建立对应的处理机制和管控措施。

也就是说，利用相应的物质就能避免基质出现膨胀问题，从而减少煤储层孔隙度和渗透率降低的几率，有效落实更加系统化的维护体系，进一步提高煤储层保护的实效性。

借助良好的操作过程，控制孔隙大小能满足参数要求，提升气体钻井工艺流程的完整性。

需要注意的是，这种方式在低渗透环境中以及高水敏煤岩储层结构中应用具有非常重要的价值和效果，能在发挥其实际价值的同时，为后续工作的有效开展提供保障，规避了可能出现的问题，提高了系统的运行效率，真正实现可持续发展的工艺操作目标。

⑵屏蔽暂堵技术体系，这种运行方式能有效整合管理水平和管控效率，技术的基本运行机理就是借助煤岩层被钻开时钻井液的液柱压力以及对应煤岩层的实际压力，整合两者的压力差形成技术运行环境，从而完成相应的管理工作。

在实际操作过程中，人为对钻井液进行控制，并且向其中加入差异化类型以及不同结构、大小的固相颗粒，就能一定程度上满足操作高压差的要求，确保相应的气体能有效进入煤层气的实际孔道结构中。

此时的井壁附近渗透率参数会得到有效控制，基本已经视为零，这就形成了有效的屏蔽暂堵带，优化了整体技术结构的完整性，也为管理效果的升级奠定了坚实基础。

除此之外，在暂堵体系建立后，也能整合分散颗粒以及纤维结构，保证使用过程的完整性和实效性，真正提高储存层裂缝的差异化应用水平，为合理性选择相应结构和体系奠定坚实基础[4]。

3.2储层钻井液保护机制
为了有效提升整体系统的运行效率，要切实维护保护机制的实效性，积极落实系统化处理体系，结合差异化地区保护储层结构的钻井液，制定相应的体系，尽管操作方案存在不同，但是基础原理较为相似，都是要借助处理剂和钻井液体系，并且系统化分析煤岩层与流体之间的配伍效果，从根本上提高处理
水平以及安全性，避免对煤储层产生的伤害，也为后续监督管理措施的升级奠定坚实基础。

一方面，相关操作人员要选择密度较低且粘度较低的钻井液技术结构，确保钻井液的失水量能控制在规定的范围内，固相含量也要满足最低化要求，从而避免对煤储层产生的伤害问题，优化保护技术的实效性[5]。

另一方面，要从敏感性程度进行思考和约束，避免应力变化造成的储层伤害问题，积极践行系统化监督管控机制，整合管理标准的同时，完善控制效果，并且利用表面活性剂对活性张力予以调控，优化处理剂分析和控制水平，从而减少储层受到伤害的几率，实现管理水平的全面升级。

除此之外，要结合差异化地区的特征选取更加适宜的钻井液体系，维护保护效果的基础上，优化处理水平和管控价值，实现管理效果的全面升级。

3.3储层压力增产的保护机制
为了从根本上提高煤储层管理水平和安全运行环境，要结合压力过程建构系统化安全监督处理机制，整合煤岩层的隔离发育情况，维护表面积和吸附性，积极优化应力敏感效果，结合相应的特性参数，提升压裂液的应用水平，也为煤岩层防喷和降阻等问题的优化处理提供保障，实现返排操作、降滤操作以及携砂操作的和谐性，真正提高技术管理水平，也为压裂工艺体系升级奠定坚实基础。

另外，要结合实用性要求，保证操作流程和操作效果的基本效果能满足需求，避免成本制约钻井压力保护机制的运行，一定程度上提高储层管理工作的实效性，实现经济效益和社会效益的双赢[6]。

4结语
总而言之，在煤层气钻井工作开展的过程中，为了提升安全性和经济性，要对煤储层管理工作予以重视，整合运行机制和管控策略，维护控制机制的实效性，也为后续监督工作的全面开展奠定坚实基础。

只有选择适宜的钻井处理机制，才能真正发挥保护技术的优势，提高煤层其采收率，优化保护水平，促进采收效果的全面进步。

参考文献：
[1]侯林.煤层气钻井储层伤害及钻井关键技术探讨[J].科技信息,2015(06):398-399.
[2]韩月,郝树青,全方凯等.煤层气钻井低密度水基成膜钻井液研制与性能测试[J].中国科技论文,2017,12(09):1059-1063.[3]崔金榜,陈必武,颜生鹏等.沁水盆地在用煤层气钻井液伤害沁水3#煤岩室内评价[J].石油钻采工艺,2013(04):47-50.
[4]谢治国,张宇,熊鑫等.煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(10):90-91.[5]张振平.无固相聚合物钻井液在柳林煤层气钻井中的应用[J].河北煤炭,2015(05):51-52,54.[6]郭帅锋.煤层气钻井过程中的储层伤害与保护[J].环球
市场,2017(23):318.
作者简介：马腾飞（1991-），男，籍贯：河北石家庄，学位：大学本科，职称：初级工程师，研究方向：煤层气钻井工程。

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