QM2井钻完井优化技术

摘 要：近年来，由于我国对节能减排政策压力及社会公众对环保的关注度上升，煤层气等非常规天然气行业的发展受到了我国相关政策的支持。煤层气作为一种高效清洁能源，已在国外得到广泛开采利用，且积累了丰富的勘探开发经验，而我国煤层气勘探开发起步较晚，勘探开发相关技术还处于探索阶段，经济、环保的开采工艺是我国煤层气发展的主要方向。QM2井是重庆松藻区块的第一口煤层气井，通过对其井身结构、轨迹控制、绳索取心、储层保护等方面进行分析，总结施工过程中各项关键工艺的优点和不足为后续施工提供技术支撑。

关键词：煤层气；钻井技术；储层保护；工艺参数

我国95%的煤层气资源分布在晋陕内蒙古、新疆、冀豫皖和云贵川渝等四个含气区[1]。受到区域地质特征的影响，在晋陕内蒙古、新疆等地由于地广人稀、煤资源禀赋好、埋深浅，煤层气开发较早，已形成了规模化作业模式，较好地实现了成本控制与综合利用。重庆地区地形地貌多以山地、丘陵为主，虽然煤炭资源丰富，但受到地质条件限制，还未开展煤层气地面开采工作。为探明重庆松藻矿区的煤层气储量及成本控制等相关制约因素，实施了QM2井，为下一步勘探开发提供参考。

1 钻井过程中存在的困难

1.1 选址困难

本井位于重庆松藻区块，属于四川盆地与贵州高原之过渡地带，地形起伏较大，在区块内地势相对平坦，交通相对便利的地方，人口都较为集中，为避开人口密集区，造成钻前工程的工作量增大，成本相应增加。

1.2 漏失严重

本区块属于侵蚀与溶蚀构造地貌类型，林地、洼地、残丘、落水洞、溶洞、暗河等喀斯特景观较多，地势高差大，导致地表浅层地下裂缝、溶洞较为发育。如果采用常规的钻井工艺，堵漏施工的周期长，难度大；采用清水强钻，水源也不便利，为钻井工作带来较大的困难。

1.3 地层倾角大

本井所处的张狮坝井田位于四川盆地川东高陡构造带南端，酒店垭褶皱带桑木场背斜西翼北段，总体上以单斜构造为主，地层倾向305°～330°，倾角为20°～45°，地层倾角大，井斜控制难度大。在本井取心井段，因无法控制井眼轨迹，井斜直接从0.7°上升到10.60°，增斜率为12°/100m。

1.4 取心段机械钻速低

结合邻近地质井钻探资料与经验，本井选用了与地层相适应的WH-B型取心工具。取心前期，钻进效率较低，最大钻时达到794min/m，钻头磨损严重，部分合金齿崩裂。经现场分析为钻头保径部分与前端齿尺寸不相符，保径直径大于钻头齿切削半径造成干磨、进尺慢。现场对钻头保径进行改进后，取心速度大大提高，取心钻进平均钻速107.14min/m。

2 钻井技术方案优化

鉴于本区块煤层气钻井施工中存在的问题，结合国内煤层气区块的钻井经验，对该区块下步钻井技术措施提出了优化方案：

2.1 简化空气钻设备

根据邻井钻探资料，矿区范围内，第四系及三叠系嘉陵江组地层漏失较为严重，且水源较远，清水强钻成本高；而成套的空气钻设备成本太高，不适合用于煤层气井。因此，在钻探该套地层时，推荐使用简化的空气钻设备钻穿第四系、嘉陵江组地层，进尺约100-200m，既可以实现快速钻井，也可以有效地避开主漏失层。

2.2 合理布置井场

由于地势限制，井场选址难度大，钻前成本高，要有效地利用地形布置井组，节约整体施工成本，也降低了后期生产气管理的成本投入。

2.3 优化钻井工艺

本井地层倾角大，利用传统的钟摆或满眼钻具组合轻压吊打钻进，无法满足直井井眼轨迹要求。需要全井监测井斜，根据井眼轨迹数据，及时纠斜，才能确保井身质量满足设计要求。

2.4 取心技术

在取心的过程中，泵排量是取煤心的关键因素，由于煤岩胶结差，脆而软，易破碎，容易被泥浆冲掉，因此在取心过程中泵的排量不能太大，否则煤就有被冲掉的危险。在取心过程中，一般要求泵排量尽可能小，通常控制在60～80L/min较为合适，这对大多数煤层都是适用的。

其次，取心钻头的选型也尤为重要，在QM2井的取心过程中，因钻头选型不当，严重制约了钻井速度。

2.5 低密度固井技术

在煤层气固井作业中，除了保证固井质量外，还应该注重对储层的保护。很多施工单位不考虑现场实际情况，为节约成本，减小固井工作量，而采用高密度水泥浆固井，极易漏失，不能保证固井质量，也对储层伤害较大，影响后期储层改造效果。

有学者对重庆松藻矿区的研究认为，从固井质量和保护储层的需要同时考虑，适宜的水泥浆密度范围为1.20-1.60g/cm3，并采用黏稠水泥浆在0.5-0.8m/s的低返速下固井施工。现场应用的固井质量合格率达到100%，证明该研究结论适用于煤层气固井[2]。

同时相关数据显示，随着煤层岩心围压的增加，其渗透率呈下降趋势，当围压达到6MPa时，渗透率降低55%-83%，泄压后渗透率只能得到8%-32%的恢复。可见，过平衡压力对储层的伤害很大。

3 结论与建议

由于地表条件限制，尽量考虑井组施工，减少征地以及钻前工程工作量；建议表层采用简易空气设备钻进，既能提速，还能有效避开漏失段。

加深对区块地层岩性以及实钻资料分析，对取心钻头的保径及切屑齿的大小进行优化。

由于煤层气地层压力系数较低，建议后续固井施工以低密度水泥浆为主，保证固井质量，也减少对储层的伤害。

参考文献：

[1]郑毅，黄洪春.中国煤层气钻井完井技术发展现状及发展方向[J]. 石油学报，2002，23（3）：81-85.

[2]刘爱萍，邓金根，鲜保安.保护煤储层的煤层气井固井技术[J].石油钻采工艺，2006，28（2）：35-39.