煤层气井固井技术的研究

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煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进研究

煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进研究摘要：近年来，随着中国煤层气开采的发展，新储层日益复杂，老煤层气田发展的困难也越来越大。

进一步提高老煤层气田发展效益，合理发展边际油地面积和提高油气采收率，是中国石油工业的共同目标。

近年来，在中国新发现的低渗透储量已占据全国新探明储量的50%以上。

应增强中国低渗透新探明储量的发展优势，大大提高单孔生产率。

实现低渗透率煤层的合理开发利用，实现国民经济的基本能源需求，是发展中国深煤层气产业的一个迫切任务。

本文对煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进进行分析，以供参考。

关键词：煤层气；水平井；钻井工艺；研究引言水平井钻井技术是煤层气高效抽采的关键技术之一。

中国的煤层气钻井技术主要借鉴引用油气开发钻井工艺，随着当前钻井技术的不断发展，水平井钻井技术体系已取得长足进步，尤其是在井眼轨道、井身结构、井眼轨迹和井眼稳定性影响因素探究等方面，技术工艺和参数优化水平有了很大的提升。

但对于煤层气开发，上述技术改进大部分基于工程技术研究方面，很少有基于煤层气开发原理的技术研究，因此有必要基于煤层气水平井井型设计，研究综合各类煤层气水平井井型的优点和缺点，针对性提出配套钻井工艺参数优化方法，提高煤层气水平井抽采效率。

1水平井分段压裂工艺研究1.1水力喷射分段压裂工艺水力喷射分段压裂是一种集射孔、水力压裂、封隔于一体的新型增产技术。

该工艺通过特殊套管爆破和岩石成孔等手段产生高速流体。

工作面流体压力大于破裂压力，形成单向主裂纹。

实际施工中会泵送少量的橡胶液，若确定载体溶液与喷嘴之间的距离，则孔数会迅速增加。

在注塑成型、密封圈关闭几分钟后，根据密封圈的设计性能或最大密封圈压力下的最大允许泵速，从密封圈中去除橡胶。

此时应根据设计排砂量和磨管内砂浓度对混合砂进行破碎。

第一次研磨后，调整钻具，使喷嘴对准下一次挤压和喷射研磨的位置，然后进行分级研磨。

根据需要，在不同裂缝尺寸的水平井中，可通过单根管线进行水力浇筑，并可以精确控制水平井的水力裂缝位置。

煤层气井固井工艺新技术

300克=水泥：粉煤灰=1：2 2.5 465 1.39 34 49-50° 4：07 4：28 21 4：08 4：31 23 3：55 4：16 21 3：39 3：58 19 3：22 3：48 26 2：54 3：07 13 2.5 445 1.43 33 2.5 415 1.47 32 2.5 380 1.50 30.5 2.5 350 1.55 29 2.5 320 1.59 27
表7返至300m以上成本核算
水泥成本（元） 7.06×700=4942 水泥+粉煤灰成本（元） 3.74（水泥）×700+3.74（灰）×100=2992 早强剂成本（元）合计（元） 0.025×8000=200 1750
成本控制
如果全部封固段均采用混浆，上部250m用1：2（水泥：粉煤灰），下部200m用1： 1（水泥：粉煤灰）进行计算，单井可以节约成本5000-7000元左右。表8
室内试验
表2 粉煤灰室内试验（水泥：粉煤灰=1：1）
编号水灰比
1 2 3 4 5 6
0.68
0.58
0.51
0.68
0.58
0.51
水泥重量/g 添加剂/% 总液量/ml 比重/g/cm3 流动度/mm 养护温度初凝时间/h 终凝时间/h 间隔时间/min
300克=水泥：粉煤灰=1：1 2.5 410 1.50 29 49-50° 4：50 5：10 20 4：25 4：43 18 4：03 4：29 26 2.5 370 1.53 25.5 2.5 345 1.57 22
简介
根据煤层气井的特点，从现场应用和成本考虑，试验成功了“穿鞋戴帽，留出煤层”的固井新工艺。该方法是将常规固井时煤层段的水泥浆用一种高浓度盐溶液代替，添加一定的隔离液，使水泥浆结合面无混浆段。固井时，只需要计算好分段水泥浆量和煤层段盐溶液量即可。该方法简单易行，极大程度上保护了煤层，可以在煤层气固井中推广应用。

煤层气固井技术及增产措施

06
煤层气固井技术及增产措施的未来展望与建议
未来发展趋势预测
1 2 3
煤层气固井技术将不断升级
随着科技的不断进步，煤层气固井技术将不断升级，采用更高效、更环保、更低成本的技术手段，提高煤层气开采效率。
智能化技术应用
未来煤层气固井技术将更加注重智能化技术的应用，实现实时监测、自动化控制和远程管理，提高生产效率和安全性。
高吸附性
煤层气储层具有高吸附性，对气体分子的吸附作用较强。
裂隙发育
煤层中存在大量的裂隙，这些裂隙对煤层气的流动和开采具有重要影响。
煤层气固井技术的原理
保护煤层
固井技术的主要目的是在煤层上形成一层水泥环，以保护煤层不受外界环境的影响，同时防止气
体渗透。
防止裂隙沟通
通过在煤层之间形成水泥环，固井技术可以防止上下煤层之间的裂隙沟通，保持煤层的独立性。
提高气藏稳定性
固井技术可以增强煤层气的稳定性，防止气体在开采过程中过早解吸。
煤层气固井技术的分类
全水泥固井
在煤层之间注入水泥，以完全隔离上下煤层，防止气体渗透。
套管固井
在煤层之间插入套管，并在套管与煤层之间注入水泥，以保持煤
层的独立性。
尾管固井
在煤层上方插入尾管，并在尾管与煤层之间注入水泥，以防止气
02
技术适用性
除上述三种增产技术外，还有水力喷射增产技术、脉冲增产技术、地热增产技术等多种煤层气增产技术。
不同的增产技术适用于不同的煤层条件和生产阶段，需要根据实际情况选择合适的增产技术。
05
煤层气固井技术及增产措施的应用实例
应用实例一：某地区煤层气开发项目
总结词
成功应用，增加煤层气产量，提高采收率。

浅谈煤层气固井技术

浅谈煤层气固井技术摘要：我国的煤层气资源十分丰富，但开发利用刚刚起步。

煤层与一般的油气层相比，具有埋藏浅，微孔隙和裂缝发育，煤层的机械强度和孔隙度较低，易坍塌，易污染。

文章根据煤层气井的特点，介绍了一般油气井固井与煤层气固井的区别、煤层气固井的特点及难点，总结了目前煤层气固井存在的主要问题。

关键词：煤层气固井固井质量水泥添加剂一、煤层气固井技术研究1.煤层气井的特点1.1煤层埋藏浅，一般在300~1500m之间，井底温度及压力低，远远小于油气井的井底温度与压力。

煤层孔隙及割理发育且具有双重孔隙结构，其微孔和超微孔的体积约占50％以上(孔隙内表面积高达200~400m2/g煤)，吸水后易产生井壁垮塌、漏失，并造成孔隙堵塞。

1.2煤层孔隙压力梯度一般小于0.01MPa/m,属于低压地层地层压力系数变化规律性差，很难预测，难以平衡压力固井。

1.3煤层微孔隙发育，割理多，非均质性强，机械强度低，力学稳定性差，在外力作用下极易破碎。

该特点在钻井上极易引起煤层的坍塌。

破碎，导致井径扩大率偏大。

1.4煤储层存在渗透性滞后现象。

煤层的渗透性低，孔隙压力低，钻井和固井过程中平衡压力大，煤层极易受到伤害。

2.煤层气固井的特点和难点2.1煤层的空隙压力梯度和破裂压力梯度低，水泥浆密度比钻井液密度（1.03~1.10g/cm3）高得多。

煤层气井封固段一般为600~1200m，水泥浆一般要求返出地面由于封固段长，固井过程中易形成高的过平衡压力，很容易发生漏失。

一方面水泥浆低返，影响固井质量；另一方面水泥浆渗入煤储层，对煤层造成很大伤害。

2.2煤层气井一般采用二开结构，用0215.9mm钻头钻开煤层，下入0139.7mm 生产套管。

固井时替浆量少，除压塞液外，一般井替浆量只有5~11m3，注水泥完毕即有一般体积以上水泥浆进入环空，如此少的替浆量，固井根本无法实现紊流顶替。

受设备及井下条件限制，固井时也根本达不到稳流顶替的排量。

煤层气井固井技术的探讨

１煤层气井的特点

性强，机械强度低，力学稳定性差，在外力作用下极易破碎。该特点在钻井上极易引起煤层的坍塌、破碎，导致井径扩大。（）５煤层存在渗透性滞后现象。煤层的渗透性低，孔隙压力低，钻井和固井过程中极易受到伤害。
煤层气（煤层甲烷ＣａａＭｅａｅ是以吸附或储ｏｌｄｔｎ）ｈｈ集方式存在于煤层孔隙中的天然气。通过排水降压使其解析出来。它作为一种新能源，不仅热值高，而且没有环境污染．有广阔的应用前景。煤储层是具有基具质孑隙和裂缝孔隙特征的双孔隙系统，Ｌ渗透率小于１ ×１～远远小于油气储集层砂岩的渗透率）０ｍ（。
出了几个在以后煤层气井固井中应研究解决的问题。关键词煤层气井特点固井中圈分类号Ｔ７２．文献标识码ＡＤ１６
ＴｈｅｏｄＰｏｐｃｉｇＴｅｍｆＳａｄｎａｏｏｙＢｒａｅＳｃｎｒｓｅｔａｏｈｎｏｇＣｏｌｎＧｅｌｇｕｅｕ
（）２砂子：采用河砂作配料，下井前要过筛，颗粒
粗细要均匀，含泥量按重量计算不大于３％。（）３石子：采用瓜子石，直径为５—１ｍ０ｍ。（）凝剂：量符合标准，４速质每批有出厂合格证，过期失效禁止使用，配比为水泥重量的２～％。其４（）５喷射混凝土配比：喷射砂浆的配比为１２喷：；射砼配比为１２２：：。两帮喷浆必须有不小于１０ａ的０ｒｌｅ

煤层气固井技术及增产措施

施，如压裂、酸化等，有效提高了储层渗透性和产能。
参数优化与调整
02
通过数值模拟和现场试验，对增产措施的施工参数进行了优化
和调整，实现了最佳增产效果。
经济效益评估
03
对增产措施的经济效益进行了综合评估，包括投资回报率、产
能提升幅度等，证明了增产措施的有效性和可行性。
实践经验分享与启示
重视地质研究
深入开展煤层气藏地质研究，准确刻画储层特征和产能潜力，为固井技术和增产措施的选择提供依据。
这些结合应用不仅能够提高煤层气的产能，还有助于降低开发成本，为煤层气产业的可持续发展提供有力支持。
05
案例分析与实践经验分享
案例一：某煤层气田固井技术成功应用
1 2 3
固井技术选择
针对该煤层气田的地质特点和开发需求，选择了适宜的固井技术，有效封隔了煤层气层，防止了气层间的窜流。
固井材料优化
性能和耐久性提出更高要求。
高压气窜
煤层气井生产过程中，高压气体可能导致水泥环破坏，引发气窜
事故，严重影响生产安全。
环保要求
传统固井技术使用大量水泥浆等材料，对环境造成一定压力。开发环保型固井技术是未来趋势。
固井技术发展趋势
高性能固化材料
研发具有优异耐温、耐压、耐腐蚀性能的新型固化材料，提
高固井质量和耐久性。
确保生产安全
固井技术是确保煤层气井完整性和稳定性的关键，能够防止井壁坍塌、地层流体窜流等安全事故，保障生产过程的顺利进行。
保护煤层气藏
合适的固井技术和增产措施能够减少对煤层气藏的破坏，最大限度地保护储层，延长气田寿命。
展望
智能化技术应用
环保与可持续发展
多学科联合攻关

煤层气固井技术

(3) 煤层气井套管柱试压要求
套管外径mm ф139.7 ф177.8
试压压力MPa 20 20
30分钟降压MPa ≤0.5 ≤0.5
2煤层气井固井质量检测与评价
(1)井温测井主要应用于确定套管外水泥浆返高，也作为水泥充填程度的补充解释。 (2)声幅和变密度测井固井质量情况：利用声幅和变密度测井分井段解释两个界面水泥胶结程度，特别是目标煤层上下各30m井段固井质量。 (3) 固井质量评价固井质量评价分为四级：优良声幅值＜10%，变密度图上地层波显示清晰；合格声幅值10~20%；基本合格声幅值20~30%；不合格声幅值＞30%。
不规则井眼、大井眼目的层固井封固质量
7．双级注水泥工艺技术
解决不同压力和地层介质目的层封固质量
1煤层气固井技术与工艺
(1) 煤层气固井技术要求
水泥返高计算：
H＝（Fd/10-ρm）×hd/(ρc-ρm)
Fd——煤储层破裂梯度，kPa/m； ρm——固井时井内钻井
液密度，g/cm3；hd——煤层深度，m； ρc——最大水泥浆平均密
声幅值＞30；地层波弱、难辩认
达不到基本合格
用现场水对设计用的水泥做48h抗内压强度试验 /Mpa
≥14
套管柱质量、组合、下置深度
符合设计
生产套管用微珠低密度水泥固井，水泥浆密度 /（g/cm3）
＜1.60,水泥浆的返深达到设计要求。
生产套管环空水泥返高为最上目的煤层以上 200m，正、负值m
10
30
50
注1：固井质量声幅测井，技术套管水泥候凝36h；生产套管水泥候凝48h。
注2：若有部分封固段水泥环胶结质量较差时，而目煤层上下各有30m以上优质水泥环可视为单层封固合格。

中国煤层气井固井技术发展现状

中国煤层气井固井技术发展现状随着全球能源供应结构调整的步伐加快，煤层气成为全球范围内重要的非常规能源资源之一。

在中国，煤层气储量巨大，被广泛应用于供热、供气、发电等领域。

与此同时，各种技术手段的引入和开发也给煤层气勘探和开采产生了新的运用前景。

在煤层气的提取过程中，井固是煤层气开采的重中之重，对于煤层气气量、产量以及开采生产效率的提升具有不可替代的作用。

本文将就中国煤层气井固技术常规、新技术以及其发展现状进行探讨。

一、煤层气井固技术常规随着煤层气勘探和开采的不断深入和技术的不断进步，井固技术作为煤层气开采的关键技术之一，不断得到完善和改进。

其主要靠水泥浆固井、混凝土输入、杆中泵送等方法实现。

在实际操作中，煤层气井固技术一般根据具体的地质环境以及井筒情况进行选择，其主要的目的是有效防止井壁的塌陷、开裂以及各种地质灾害的发生。

常规的井固技术需要针对目标地层的物理、地质、力学等特性进行合理的泥浆浓度的调整。

二、煤层气新技术除了常规井固技术之外，近年来中国煤层气井固技术逐渐发展出一些新技术。

例如高渗细砂桥化技术、无异矿浆固井技术、混凝土短钉注入井固技术等技术。

与传统技术相比，新技术在施工和使用方面都更加方便和效果更好。

其中，高渗细砂桥化技术是指在井口始建产气细砂体，以一定的压力作用下，对井筒进行桥化处理，从而形成稳定的井壁支撑体系；无异矿浆固井技术是指通过改变井固泥浆体系中的成分和物化特性，使其与煤层气钻井水化学性质相同，使得固井泥浆不会干扰地层的水化特性，从而提高煤层气采集的成功率；混凝土短钉注入井固技术是指采用混凝土作为井固材料，配以短钉进行固化，可以有效保证井的稳定性和安全性。

三、煤层气井固技术发展现状当前，中国煤层气井固技术正处于不断完善和推动的阶段。

在具体的实践操作中，井固材料的使用和施工方式等方面越来越规范和科学化。

各种新技术的介入也推动了煤层气井固技术的不断进步。

同时，在传统技术基础上，将原材料进行优化、掺杂、改性等措施，以达到更好的强度和延展性。

探讨煤层气测井技术及其应用

1.1.1 自然电位测井通过对地下介质电位的不同，可以判断区域地层厚度、侵入深度、各种介质的电阻率、所含流体性质等地质参数。并据此划分地下矿体储层和进行地层对比，为查找地层气和确定其所处的地层位置提供依据。
1.1.2 电阻率测井煤的电阻率与其它地下岩体、流体等介质的电阻率有显著的差别。因此，电阻率测井也是煤田及煤层气测井中最为常用的方法，具有较高的准确率。通过电阻率测井和对阻值的分析，可以比较准确地判断地下煤层、岩体分布以及地层水矿化度，估算泥质和计算地层水电阻率。延伸而来的双侧向电阻率测井可以帮助进一步地划分岩性和厚度，评价岩层的渗透性和孔隙度，对估算煤层气储量提供一定参考。
1.1.3 高分辨率感应测井高分辨率感应测井是以测量和分析地下介质脉冲信号，以判断其性质的测井方法。该种测井方法在划分地层、确定地层真电阻率 Rt，确定储层流体性质等方面有重要应用，是判断煤层气储存情况的重要依据。阵列式感应测井则可用于解释含油气饱和层。
1.1.4 电磁波测井在煤层气测井中主要用于区分气层、水层和探测裂隙带。
relies on. This article discusses several CBM logging technologies and their applications.
关键词院煤层气；测井；研究；应用
Key words: coalbed methane；logging；research；application
1.2.4 偶极（多极子）声波测井偶极（多极子）声波测井是利用测量偶极子源在井内振动时所产生的挠曲波，并通过对挠曲波横波、纵波、斯通利波等诸多储层声学信息的采集和对各种声波时差、能量的计算和分析，以判断地层各种物理参数的测井技术。除了一般纵波的应用外，偶极横波成像测井还可应用于岩性鉴别、气层划分、裂隙带划分，以及对地应力参数、井眼稳定性的分析。偶极（多极子）声波测井作为一种新兴的测井技术，对于各类声波信息的解释和在煤层气测井中的应用还有待于进一步地研究完善。

煤层气U型井水平井固井技术研究

第２５卷２期２０１３年２月
ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７４ — １８０３．２０１３．０２．１６
文章编号：１６７４ — １８０３（２０１３）２－００７１ — ０３
中
国煤
炭地
质
Ｃ０ＡＬＧＥ０Ｌ０ＧＹ０ＦＣＨＩＮＡ
Ｖ０Ｉ＿２５Ｎｏ．０２Ｆｅｂ．２０ｌ３
煤层气Ｕ型井水平井固井技术研究
徐培远ｌ｜，杨樱花
（１．河南省煤田地质局，河南郑州４５００４６；２．河南省能源钻井工程技术研究中心，河南郑州４５００５３）
可逐步推广。
关键词：煤层气；Ｕ型井；水平井；套管串；泥浆体系；固井技术中图分类号：Ｐ３４．５文献标志码：Ａ
ＡＳｔｕｄｙｏｎＵ— －ｓｈａｐｅｄＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＣＢＭＷｅｌｌＣｅｍｅｎｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｉｓｑｕｉｔｅｃｏｍｍｏｎ，ｐａｒｔｏｆｓｌｕｒｒｙｗｉｌｌｐｅｎｅｔｒａｔｅｉｎｔｏｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｏｒａｎｄｃａｕｓｅｄａｍｅｇｅ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｅｉｃｆｉｅｎｃｙｉｓｔｏｏｌｏｗｉｎｉｎｃｌｉｎｅｄｓｅｃｔｏｒ，ａｎｄｅａｓｙｔｏｃａｕｓｅｓｌｕｒｒｙｃｈａｎｎｅｌｌｉｎｇ，ｔｈｕｓｉｍｐａｃｔｉｎｇｔｈｅｃｅｍｅｎｔｉｎｇｑｕａｌｉｔｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｅｔｔｌｅｔｈｅｉｓｓｕｅ，ｓｈｕｎｔｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙｃａｓｉｎｇｓｔｉｒｎｇｓｃｏｎｉｆｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｕｓｉｎｇｌｏｗ— ｄｅｎｓｉｔｙｃｅｍｅｎｔｓｌｕｒｒｙｐｌｕｓｒａｐｉｄｓｅｔｔｉｎｇｅａｒｌｙｓｔｒｅｎｇｔｈｃｅｍｅｎｔｓｌｕｒｒｙｗｅｌｌｃｅｍｅｎｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓｌｕｒｒｙｒｅｔｕｒｎｔｏｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｍｏｏｔｈｌｙ，ｂｕｔａｌｓｏａｖｏｉｄｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｏｒｓｌｕｒｒｙｓｃｏｕｉｎｒｇ，ｔｈｕｓｑｕａｌｉｔｙｏｆｗｅｌｌｃｅｍｅｎｔｉｎｇｃａｎｂｅｅｎｓｕｒｅｄ．Ａｓｓｕｃｈ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｈａｓｇｏｏｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｓｉｍｉｌａｒＵ－ｓｈｐｅｄＣＢＭｗｅｌｌｃｅｍｅｎｔｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｃａｎｂｅｐｒｏｍｏｔｅｄｇｒａｄｕａｌｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＢＭ；Ｕ－ｓｈａｐｅｄｗｅｌｌ；ｈｏｉｒｚｏｎｔａｌｗｅｌｌ；ｃａｓｉｎｇｓｔｉｎｒｇ；ｃｅｍｅｎｔｓｌｕｒｒｙｓｙｓｔｅｍ；ｃｅｍｅｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇ

煤层气井开发与控制技术的研究与应用

煤层气井开发与控制技术的研究与应用随着我国能源消耗的大量增长，传统的能源开发已经越来越难以满足大家的需求，因此，探索新的能源开采方式和技术显得更为必要。

在这个方面，煤层气成为了近年来备受关注的热点。

煤层气是存在于煤层孔隙中的天然气，其开采技术相对较新，但却具有许多优势。

首先，与传统石油和天然气储量相比，煤层气资源丰富，储存量大。

其次，在采掘过程中，煤层气的开采并不会破坏煤层结构，同时，可以充分利用地下水资源，对环境保护也很有利。

但是，在煤层气开采和控制过程中，也需要应对不少技术难题。

比如，煤层气井多存在于高地应力，水文地质复杂、件层受破坏等复杂条件下。

那么，如何开发出高效且安全的煤层气控制技术，就成为了亟待解决的问题。

一、煤层气井开发控制技术的研究在煤层气井开发控制技术的研究方面，需要对矿区的地质特点进行研究，并在此基础上使用现代化技术，推动煤层气井的开发与控制。

目前，就煤层气井开发控制技术的研究已经涉及了多个领域，包括了地质勘探、动态监测、安全控制等方面。

对于地质勘探，煤层气井的开发需要依据一些有用的地质数据，例如煤层气储层的岩性、构造等等。

而地下水的存在也是煤层气井的开发过程中必须得面对的问题。

因此，地下水的监测与管理，也是煤层气井研究的重点之一。

另外，煤层气储层为含气煤层，所含气体成分和条件十分复杂，且含气煤层常常存在于高地应力、水文地质复杂等条件下，如何在这种条件下实现煤层气储层运营成为了技术难题。

二、煤层气井开发控制技术的应用在近年来，煤层气技术的应用也已经进入了实际生产领域，与传统能源开采技术相比，其生产成本低、环保效益好，先进的安全控制技术，使得煤层气井的运营效率和安全环保性与日俱增。

特别是在我国，煤层气已经成为了解决能源需求与环境保护的有力工具。

三、煤层气井开发控制技术未来展望煤层气目前在我国的应用仍然处于起步阶段，其应用领域的广度和深度都有待发展。

未来，煤层气井开发技术与控制技术将更加成熟和完善。

煤层气水平井施工技术研究与应用

煤层气水平井施工技术研究与应用随着能源需求和环境保护意识的日益增强，煤层气成为一种备受关注的清洁能源。

煤层气水平井是一种常见的开采方法，其施工技术的研究和应用至关重要。

本文将从以下几个方面详细讨论煤层气水平井施工技术的研究与应用。

一、水平井施工技术的分类与特点水平井施工技术主要包括直推型、压裂型以及钻爆型。

直推型水平井施工技术是运用聚能穿透技术，以压裂作辅助手段，将钻孔直推至煤层中。

压裂型水平井施工技术则将孔眼打到煤层中，再通过水射流对煤层进行压裂，形成水平井。

钻爆型水平井则利用钻爆器具将煤层炸裂扩大孔径，施工较为简单快捷。

这些不同的施工技术各有特点，可以根据实际情况选择合适的技术进行施工。

二、水平井施工技术的关键问题与解决方案在水平井施工中，存在一些关键问题需要解决。

首先是井眼稳定性问题，由于存在地应力差异以及煤层裂隙的存在，井眼容易变形和坍塌。

为解决这一问题，可以采用固井技术和应力控制技术。

其次是井眼离心力的影响，这可能导致顶部和底部井眼直径不一致。

通过提高钻杆转速和适时的挤压，可以减少离心力的影响。

另外，水平井的通流能力也很重要，通过增加压裂和合理设计井眼，可以提高水平井的通气能力。

三、水平井施工的关键设备与技术在水平井施工中，关键的设备和技术主要包括钻井设备、固井设备、压裂设备和井下测量设备等。

钻井设备需要满足水平井的要求，包括低噪音、高效率和可靠性等特点。

固井设备则需要能够稳定井眼以及提高固井质量。

压裂设备需要能够产生足够的压力，以扩大煤层孔径。

井下测量设备则用于监测井孔、煤层应力和温度等参数。

四、煤层气水平井的应用及其效益煤层气水平井通过有效开采煤层气，可以提高煤层气开采的效率和产量，减少煤层损失。

同时，煤层气水平井的施工技术还可以减少液体的使用，降低了对环境的影响。

此外，煤层气水平井还可以增加煤层接触面积，提高采收率，节约开采成本，并且降低了安全风险。

因此，煤层气水平井的应用具有广泛的推广和利用前景。

延川南区块煤层气水平井固井技术的探讨

摘
要：介绍了延川南区块煤层气资源概况，分析了延川南区块煤储层的特点以及煤层气井固井
的难点，提出了针对该区块煤储层条件的固井技术对策。文中还指出应考虑后期开采的需求，同时结合延川南区块煤储层埋藏浅、非均质性强，机械强度低，力学稳定性差，易坍塌，易污染等
ｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅｗｅｌｌｓｉｎＹａｎｃｈｕａｎｎａｎｂｌｏｃｋ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｙａｎｃｈｕａｎｎａｎｂｌｏｃｋ；ｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅ；ｃｅｍｅｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｙ；ｄｇｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｅｆｉｃｉｅｎｃｙ；
特点以及煤层气水平井固井工艺难点，研究设计出一套适合延川南区块煤层气水平井的固井工艺
技术。
关键词：延川南区块
煤层气固井工艺顶替效率摩阻分析水泥浆
ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎａｂｏｕｔＣｅｍｅｎｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＣｏａｌｂｅｄ
ｍｅｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｏｆｈｏｉｚｒｏｎｔｌａＣＢＭｗｅｌｌｓ，ａｓｕｉｔａｂｌｅｃｅｍｅｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｐｒｏｇｒａｍｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒ

煤层气固井技术

煤层气固井技术煤层气是指储集在煤层中的天然气。

与石油天然气的游离态储存方式不同，煤层本身既是气源岩也是煤气储集层，90％左右的煤层气吸附在煤基岩中，形成了一种巨大的新兴潜在能源。

自上个世纪50年代美国率先采用降压、解吸、扩散和渗透工艺技术开采煤层气资源以来，美国的煤气产量接近天然气产量的5％，已经形成煤气的规模化开发。

目前，我国山西、江西的煤层气开发已初具规模，并呈增长趋势。

由于受煤层物性的限制，国内煤层气井的完井工艺主要采用套管射孔方式。

固井作业是套管完井工艺中的关键环节，而水泥浆体系则在很大程度上决定了固井质量的优劣。

山西煤层气井的固井作业中已经采用了低密度早强低滤失水泥浆体系，并取得了良好的效果，但由于该水泥浆体系不具备膨胀特性，故对于复杂条件(纵向地层剖面同时含有油、气、水层)浅煤气井的防窜固井施工尚难奏效。

（一）煤层气井固井作业的技术难点１、煤层气井的地层特点（1）煤层的机械强度低，杨氏模量小(一般为2.1×103～6.8×103MPa)，泊松比通常在0.2～0.3之间，故煤岩更易被压缩，井壁易垮塌。

（2）煤层孔隙及割理发育且具有双重孔隙结构，其微孔和超微孔的体积约占50％以上(孔隙内表面积高达200～400m2／g煤)，因而渗透性大，吸水后易产生井壁垮塌、漏失，并造成孔隙堵塞。

（3）煤气层属低压多压力系统剖面，地层压力系数变化规律性差，难以平衡压力固井。

（4）煤层流体的PH值呈酸性，易和水泥浆滤液反应产生沉淀而污染气层。

2、煤层气固井的技术难点与一般的油气井相比，煤层气井固井的技术难点在于：（1）煤层气井井深浅(通常在200～1500m之间)、井底温度低(25～45℃)，强度发展缓慢，失水不易控制；（2）煤气储层的高渗透性及强水敏性使得水泥浆的滤失量大、产层伤害加剧；（3）煤岩层光滑、不规则的解理面不利于水泥环二界面的胶结；（4）随着煤层气的开采，煤层会进一步收缩破裂，产生微间隙。

煤层气井固井存在的问题及技术措施探析

2018年09月煤层气井固井存在的问题及技术措施探析杨赫（大庆油田有限责任公司钻探工程公司钻井二公司质量室，黑龙江大庆163000）摘要：煤层气作为近几年新兴的清洁能源之一，我国已意识到了对其进行开采的重要性，已经开展了一系列的开采行动。

对于煤层气的开采利用，一方面对我国天然气资源的不足产生一定的缓解，另一方面为我国煤炭资源的开采增加了一定的安全保障，但目前我国在当前煤层气的开采利用阶段，仍然存在着一定的技术壁垒尚未突破。

关键词：煤层气；固井技术；技术措施煤层气是指贮藏于煤矿中煤层孔隙中的天然气，且我国由于煤矿资源的储藏量较大相应的煤层气的储藏量也相对较大，但由于其储存于煤层中，相较于一般的油气层存在着耐开采机械强度弱、孔隙度低，易发生坍塌及污染的问题，再加上开采技术的处于起步阶段尚未成熟，就使得在进行煤层气的开采利用时，在钻井、固井等技术方面存在着一定的特殊性，就导致仍存在诸多技术问题亟待解决。

1煤层气概述煤层气也就是我们日常中常用到的“瓦斯气”，使煤炭产生过程中所产生的衍生物质，先关数据表明在煤炭的生成过程中，每吨煤炭可释放出50-300m 3的煤层气，且煤层气的主要成分是可再生清洁能源之一的甲烷，因此对于煤层气的开采、利用将对我国工业发展中生态环境的保护和经济效益的提升有着积极地作用。

目前随着我国煤炭工业发展的不断进步，以及国家政策的扶持，煤矿的开采规模也趋于增大，但对于煤层气的利用率仍然偏低，且开采效率也较低，因此就需要我国煤矿开采在未来的发展中针对煤层气开采利用的技术进行研究。

2煤层气开采中所存在的问题和难点2.1煤层气开采难点煤层气所储存的煤层间的孔隙压力梯度小于白帕斯卡每米，导致煤层所能承受度而压力也较小，且极易因为受到外界压力的压缩、扩张发生变化，出现坍塌造成重大经济损失。

除此之外，煤层气储藏层中的煤层间的孔隙并不是单一的孔隙，是由基质孔隙和裂纹孔隙所组成的，这就导致煤层的分布经常出现断层和不连续，且各煤层之间极易发生渗透。

MTA固井技术在煤层气井中应用的实验研究

中国煤炭地质
Ｃ０ＡＬＧＥ０Ｌ０ＧＹ０ＦＣＨＩＮＡ
ＶｏＩ＿２５Ｎｏ．１Ｏ０ｃｔ．２０１３
ＭＴＡ固井技术在煤层气井中应用的实验研究
张文平，王青贵，张素，何吉标，顾军
（中国地质大学（武汉）资源学院，湖北武汉４３００７４）摘要：ＭＴＡ固井技术在油气田中的运用已经取得了显著效果，能够提高二界面的抗剪切强度以及抵抗地层水对二界面的冲蚀。通过室内实验，对ＭＴＡ固井技术在煤层气井中的运用进行探索。实验结果表明，ＭＴＡ技术在煤层气井的固井模拟实验中，也能够有效的提高二界面的抗剪切强度，实现二界面的整体固化胶结，抵抗地层水对煤层气二界面的冲蚀，这些特点对于提高煤层气井的产能具有重要意义。作为一种施工简捷、效果显著的固井技术，ＭＴＡ
第２ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７４ — １８０３．２０１３．１０．１２文章编号：１６７４－１８０３（２０１３）１０ — ００５３ — ０６
固井方法在煤层气井中的应用前景是极为广阔的。关键词：煤层气井；ＭＴＡ技术；抗剪切强度；固化胶结中图分类号：ＴＥ２５６文献标识码：Ａ
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｅｍｅｎｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈＭＴＡＭｅｔｈｏｄｉｎＣＢＭＷｅｌｌ

临兴区块煤层气井固井技术研究与应用

临兴区块煤层气井固井技术研究与应用近年来，我国煤层气产业蓬勃发展，临兴区块作为煤层气资源丰富的地区之一，煤层气勘探开发工作也在积极推进中。

而在煤层气勘探开发中，固井技术一直是一个重要的环节，它直接关系到井下的气体抽采效果和安全保障。

因此，临兴区块煤层气井固井技术的研究与应用具有重要意义。

一、研究背景煤层气井的固井工作是保证井下地层气体不泄漏，提高井下气体抽采效率的重要工作。

目前，我国煤层气井固井技术存在着一些问题，比如水泥配方不合理、施工过程中存在的技术难题等，这些问题都对煤层气产业的发展带来一定的影响。

二、煤层气井固井技术研究1.水泥配方研究水泥固井是煤层气井固井工艺的核心步骤，而水泥的配方直接影响到井下固井效果。

通过对临兴区块煤层气井的地质条件、井孔结构等进行分析，研究优化水泥配方，提高固井效果和可靠性。

2.施工工艺研究在实际施工中，煤层气井的井深、井孔直径等因素都会影响到固井工艺的选择和实施。

对临兴区块煤层气井的特点进行分析，研究制定适合该区块的固井工艺流程，提高固井施工效率。

3.技术难题研究在煤层气井固井过程中，会遇到一些技术难题，比如井孔不规则、地质条件复杂等。

对这些难题进行深入研究，探索解决方案，提高固井工作的技术水平和经验积累。

三、煤层气井固井技术应用在研究的基础上，将优化后的固井技术应用到临兴区块煤层气井的实际施工中。

通过实地施工实践，验证新的固井技术的可行性和效果，不断优化、改进固井工艺，提高煤层气井的固井质量和生产效率。

四、结论临兴区块煤层气井固井技术的研究与应用是一个重要的课题，通过系统研究和实践应用，可以提高煤层气井的固井效果和生产效率，推动煤层气产业的健康发展。

希望本文的内容能够对相关领域的研究人员和从业者有所启发，促进我国煤层气产业的发展和进步。

浅谈煤层气井固井存在及技术措施

煤储层具有低压、渗、藏浅、伤害等特点，低埋易煤层气井压裂投产与负压排水开采，固井设计与给施工提出了更高的要求。井时应针对这些特点，固设计合适的固井技术。井质量的好坏，接关系到煤固直层气的开发工作及产能的提高。此，保护煤储层因在的前提下必须高度重视固井质量。和一般油气井相比，层气井固井存在的问题主要表现在以下几个煤
９６
内蒙古石油｛ｒＬ．－
２１年第１期００１新，牛茂贞，廷立，庆东乔杨
（中原石油勘探局井下特种作业处，南濮阳河４７６）５０１
摘要：层气是近２煤ｏ年世界上崛起的新型能源，是最有希望开发和利用的清洁能源之一，年也近来我国已经认识到煤层气是一种重要的能源，以对其进行开发和利用，发利用煤层气不但可以改善可开煤矿开采安全条件，高经济效益，且还可以补充我国常规天然气资源的不足。然而煤层气的开发和提而利用面临着诸多技术上的问题，文对煤层气的固井技术做了简要的阐述。本关键词：层气；源｝煤能固井；问题；术措施技中图分类号：ＴＥ２６５文献标识码：Ａ文章编号：ｏ６７８（００１一０９一Ｏ１ｏ— ９１２１）ｌＯ６２煤层气是储集于煤层孔隙中的天然气。我国的煤层气资源十分丰富，开发利用刚刚起步。层与但煤般的油气层相比，藏浅，孑隙和裂缝发育，埋微Ｌ煤层的机械强度和孔隙度低，坍塌、污染。煤层气易易的储集性能及力学特征与常规储层（砂岩、酸盐如碳岩）明显的区别，而造成开发煤层气的钻井、有从完井、发等动态技术的一系列的特殊性。章根据煤开文

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ｍ３
。
２我国煤层气形成的地质特征
与常规油气藏相比，煤储层主要有以下特点ｌ：３ｊ（）１煤层气主要吸附于煤层内表面，煤层本身就是
主要的储气层。
世界各主要的产煤国家都积极地开发本国的煤
层气工业。在这方面，已形成煤层气产业的主要有美
等省（）区。经过十几年的勘探开发，取得了一定成果，
地面开发煤层技术已初步形成了～套适合我国煤储层条件的工程工艺。但是，层气开发政策扶持力度仍煤然有限，且投人低，并比较分散。我国虽然具备有一定的技术基础，是实践经验仍然比较少。需要在煤层但气方面建立国家专项规划，一步推动煤层气的利用进
限［ｌ２。
１２国内煤层气发展现状．
值高，而且不污染环境，有广阔的应用前景。我国的具
煤层气资源十分丰富，测全国有３预９个含煤盆地、７６
个聚煤单元，０深浅的煤层气资源量约为２．２００ｍ２５
至２０亿ｍ３基本形成产业化规模。２０５，０３年，国煤美层气年产量已超过４０亿ｎ，０４年产量达５０亿５ｌ２０３０
ｍ３
，
裂隙相当发育，这些裂隙相互交叉切割，成煤储层复形
杂的割理裂隙系统，煤储层易碎，岩性差，固井使成给
要：通过对国内外煤层气井固井技术调研、分析和论证，出煤层气井固井难点，出解决对策，找提设计出一套适合
于煤层气井固井水泥浆和工艺技术方案，到有利于煤层气井固井技术施工和提高煤层封固质量的目的。达关键词：层气井；固井；降失水剂；密度水泥浆煤低
和发展３。
系到煤层气的开发及产能的提高。因此我们应当重视
煤层气的固井，在保护煤储层的前提下提高煤层气固
井的质量［。
１煤层气发展的国内外现状
１１国外煤层气发展现状．
全世界煤层储量丰富，资源约在９总１～２０万亿６
石
油
仪
器
・６・９
２１００年
・
第２４卷
第３期
ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＮＳＩＴＲＵＭＥＮＴＳ
方法研究・
煤层气井固井技术的研究
马骏王超李秀妹刘泸萍葛华东
（．１渤海钻探工程有限公司摘河北任丘）（．２华北石化分公司河北任丘）
中图法分类号：Ｅ５．Ｔ２６１文献标识码：Ｂ文章编号：１０．１４２１）３０６ —４０４９３（０００ —０９０
０引言
煤层气是在煤层中一种非常规天然气，不仅热它
气属于非常规能源资源，开发利用仍受到一定局其
重要的能源资源。加拿大虽然开发的较晚，是其政但
府一直积极支持煤层气的发展，据本国低变质煤为根
主的特点，开展了一系列研究工作。目前，界各产煤世国都在积极研究发展本国的煤层气产业，由于煤层但
第一作者简介：马
骏，，９２年生，学学士，北省任丘市渤海钻探工程有限公司钻井工艺研究院。邮编：６５２女１８理河０２５
石
・
油
仪Leabharlann 器２１年０００６月
７・０
ＰＴＯＥＭＩＳＲＭＥＴＥＲＬＵＮＴＵＮＳ
带来难度。
煤层气占气体能源（然气）的８一１％，为天量％０成
（）３煤储层机械强度弱，破碎、塌、定性差，易坍稳
中国煤层气地质条件复杂，固井过程中，考虑不同在应的地址条件，择最佳的固井方案。选（）储层孔隙度和渗透率很低，层压力也低。４煤储钻井和完井过程中煤层极易受到伤害，且受到伤害后
Ｘ１１，０１但开发利用刚刚起步。加快煤层气的勘探＿１与开发，于改善能耗结构、和能源紧张状况、少对缓减环境污染具有重大意义。煤层气井固井的好坏直接关
我国是煤炭大国，但是煤层气开发尚处于起步阶段。如果这～丰富资源能够得到有效利用，对我国将国民经济做出巨大贡献。目前我国煤层气开发利用主要集中在山西、宁、辽内蒙古、徽、安云南、南和贵州河
国和加拿大。美国从上世纪７０年代末至８代初，０年
开始进行地面开采煤层气试验并取得成功。从１８９３
（）２煤岩的主要成分是有机质，结性差，理和胶割
年到１９９５的１问，２年煤层气年产量从１７亿Ｉ猛增．ｌｌ