煤层气参数井钻探技术

浅论煤层气参数井钻探技术

摘要：在对煤层气进行勘探与开采的过程中，参数井的钻探可以帮助人们了解当地的地质特点以及煤层气的储量与分布状况，对制定科学的开采方案、保障开采过程的顺利进行起到了重要的作用。本文以沁水盆地煤层气参数井的钻探施工过程为例，介绍了煤层气参数井的作用、煤层气参数井的钻探技术，并总结了参数井钻进过程中的注意事项。

关键词：煤层气参数井钻探技术绳索取芯技术

在煤层气的开采过程中，参数井的钻探能够帮助建设单位进一步了解当地煤层气的储量与分布状况，为开采方案确立提供了充足的依据，对保证煤层气的顺利开采起到了重要的作用。

一、煤层气参数井的作用和意义

随着世界范围内能源短缺问题的进一步加剧，以及化石能源燃烧对环境破坏现象的不断显现，使煤层气这一清洁能源的开发与使用越来越多的受到了社会各界的重视。而改革开放以来，我国经济发展的速度不断提升，对能源的需求量也在日渐扩大，加大对煤层气勘探与开采的力度，对减轻能源短缺问题在我国的影响，维持我国经济的快速稳步发展有着重要的意义。而在煤层气的开采过程中，煤层气参数井的钻探则是不可或缺的重要一环，对确定科学合理的开采计划，保障开采工作的顺利进行有着重要的意义。

煤层气开采的过程当中，在确定了煤层气的开采位置、但仍未制定具体的煤层气开采计划之前，为了进一步的了解当地的地层层

序、地质构造、岩相特征、储盖组合状况，需要利用煤层气参数井对当地的地层进行勘探，了解煤层的深度、结构、厚度、煤岩及煤的特点、储层压力、含气量、含气饱和度以及等温吸附特征等参数，为判断煤层气的开采价值、制定后期的开采与钻探计划提供了充足的依据。

本文将以沁水盆地煤层气开采过程中参数井的钻探过程为例，对煤层气参数井的钻探技术进行了探讨。

二、沁水盆地煤层气参数井钻探技术

沁水盆地地处山西省的东南部，为特大含煤盆地，现已探明的煤炭储量可达5000亿t以上，含煤面积约为29500km2，是我国重要的煤层气田之一。但与煤炭开采相比较，由于沁水盆地的煤层气田具有单井产量小、初期单井产水量多、产气压力低等特点，给沁水盆地煤层气的开采增加了一定的难度。因此，在煤层气开采的初期，充分的利用参数井对煤层气的储量与分步进行调查，科学的对开采方案进行设计，能够减少工程开发的投入，增加煤层气的产量，降低工程施工的风险，对沁水盆地煤层气田的合理开发有着重要的促进作用。

（一）沁水盆地参数井钻进的要求

在对沁水盆地煤层气参数井进行钻井作业时，采用了先进的绳索取芯钻探技术，有效的提高了钻探的效率，降低的钻进的难度，保证了参数井的钻探质量，为沁水盆地煤层气田的开发提供了准确的数据。

为了保证钻井的质量，在进行钻进时，要保持钻井的水平位移在20m之内，且参数井的井斜不得超过3°；为了提高采样结果的代表性，要求岩芯的采取率在85%以上、煤芯的采取率需要高于95%，采样的直径要保持在60mm；另外，为了确保煤层气在采样的过程中不会发生逸散而影响到采样结果的准确度，要求煤芯从割芯到提出井口的过程中，每百米的提升速度应保持在2min以内。

设备钻进的过程中，需要加入冲洗液来改善泥浆的流动性能，提高钻进的速度，并设立专门的泥浆管理人员，对泥浆的性能进行实施的监测与调整，保证泥浆净化装置的正常运转，并确保冲洗液的性质能够随时满足钻进的需要。

（二）参数井钻进的操作过程

1.下钻操作

起钻后为了保证井内没有杂物，应当对钻井进行一次试通，及时探明井内状况，同时严格控制钻机下放的速度，防止水眼发生堵塞。如果在钻进过程中遇到阻碍，应该尽量以冲洗为主，尽可能减少划眼的数量。当取芯工具下放到距离井底3—5m处时，应开泵循环钻井液。

2.钻进操作

由于钻井取芯工作对连续性要求很强，因此在钻进进行之前，需要预先对各项设备的工作状况进行检查，并调整好设备的转速与排量，避免在钻进的过程中出现问题。设备正常进行钻进时，要保证送钻速度的均匀，不得出现中途停泵、随意更改钻进压力和转速

情况。当钻进的进尺变快时，要控制进尺，同时及时捞取岩芯。

3.割芯操作

在钻进到达预定深度后，应及时停泵，并回转设备进行割芯，并保证上提钻具的过程尽量一气呵成。如果地层较硬或者煤层发生夹矸，则应当进行适当的磨芯后再继续割芯。

4.提芯操作

在进行提芯操作之前，要对相应的设备进行通径检查，确保设备能够顺利通过内筒。设备上提过程中，应当控制初期的上提速度，在确保内筒进入钻杆之口可以适当的加快设备的提升速度。同时，为了保证采样的质量，应当尽可能的缩短煤芯上提与装罐所用的时间。

三、采用绳索取芯技术进行参数进钻进时的注意事项

1.钻进过程的注意事项

井斜度是衡量钻井质量的重要指标，如果井斜度过大，将会对后期的割芯与取芯过程造成较大的影响，因此在参数井的钻进过程中，需要严格的控制井斜的程度，保证后期施工的顺利进行。

在钻进过程的初始阶段，需要保证钻塔的安全严格按照规定流程进行，钻机的中心、钻杆与井口维持在一条直线上，并严格留意钻机的所处位置的情况，确保钻机随时处于水平的状态，尽可能的将井段的井斜保持在最小井斜要求的范围，从源头上控制钻进的质量。同时要严格控制钻进的速度，尽量轻压慢转，避免发生偏眼或下部套管甩脱的现象。

2.取芯过程的注意事项

在进行取芯作业时，需要保证井内清洁，没有大块的残渣或掉落物，同时加强对冲洗液的控制力度，根据不同的钻进环境来调节冲洗液的成分，维持泥浆的性能稳定，确保钻进过程中遇到的岩屑能够得到及时的排除。如果参数井井底的岩屑过多，会对取芯过程造成不利的影响，因此，在发现井底岩屑量威胁到取芯作业的正常进行时，需要立即停止内管的投放，同时加大泵量循环，在将井底的岩屑清除干净后方可继续进行取芯过程。

投放内管之前，应当做好充足的准备工作，自己检查取芯外管与内管之间的间隙是否符合作业的要求，并确保钻具均能够顺利的通过内管。在投放内管时，应保持井内泥浆的液面高度，若井内的水位过低，则应考虑使用绳索进行内管下放，待内管处于预定位置后，再利用脱卡装置将内管与绳索分离。

3.井喷的控制

虽然煤层气井出现井喷的概率很小，但是本着防患于未然的原则，为了避免在参数进的钻进过程中发生井喷事故，在钻井的场地需要准备足够的高密度钻井材料，一旦发现有井喷的征兆发生，要及时采取边循环边加重压井法，如果溢流的程度相对较低，没有发展到井喷的程度，则可在循环并加重钻井液的同时进行除气作业，降低井内的气体压力，稳定境内的环境。钻井液的加重速度应按照气体的活跃程度来进行合理的选择，但是每循环一周，钻井液的密度至少应该提高0.05—0.10pcm3以上。