对煤层气钻井钻探技术实践的探讨

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

中图分类号：TE242文献标识码： A

煤层气井具有井口压力、初期产量和单井产量低及生产周期长的特点，加之该类井钻井周期短，因此要求煤层气钻井装备的成本要低。而目前煤层气的勘探开发中，钻井装备、各种工具和基础设施还不完善，我国主要以移植石油钻井装备为主，但石油钻井装备成本高、体积大、不便于搬迁和提高钻速。所以，分析煤层气钻井装备的现状和发展方向，具有一定的现实意义。

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、国内煤层气钻机存在的问题

笔者分析国内煤层气钻机存在的问题主要有：①理论与技术研究不足。我国煤层气的开发较晚，主要的钻井装备几乎都是借用常规油气钻井装备，体积大、成本高成为普遍存在的问题；而且对煤层气钻井装备的开发研制不够重视，高效率的钻井装备多依赖进口，理论和技术方面都存在许多关键性难题有待研究，是我国煤层气产业发展的一大障碍。②制造能力不能满足设计要求。国内部分装备能够进行设计并且证明可行，但是制造技术达不到设计要求。③设备配套缺乏统一规范。目前煤层气勘探开发虽取得了一定突破，但在煤层气开发专用设备配套方面国内还没有形成一套全面的配套方案。④煤层气法规制度不健全。我国煤层气钻井周期长，除了钻井装备本身效率和技术性问题外，煤层气气权问题也不可忽视，据现场钻井人员反映钻井队在与当地政府、居民的协调时间较长，在一定程度上增加了煤层气开发成本。而且，我国煤层气气权和矿权分别从属于不同部门，采煤和采气权管理不统一，同样影响了我国煤层气产业的快速发展。⑤煤层气钻井专业队伍建设滞后，我国煤层气钻井队伍都是由石油钻井队伍衍化而来，没有形成专业的煤层气钻井队伍，煤层气钻井缺乏系统性。⑥钻井装备落后，效率低，成本高。现阶段我国煤层气钻机主要是小型煤田钻机，石油钻机和进口全液压钻机。

四、对国内煤层气钻机研发的建议

结合我国煤层气资源状况，加强煤层气钻井装备的理论与技术研究，建立统一的设备准入行业标准。我国现在煤层气钻井主要依托油气田的相关标准，主要设备都应满足我国的石油标准，通过检验才能进行现场使用。而我国煤层气的储层特点有别于石油，压力普遍偏低，这在一定程度上造成了设备成本高，同时不利于设备的迅速搬迁，可对钻机、井控系统等装备进行研究，开发出适应于煤层气钻井特点的低成本、轻便型、易运输的专用装备，并建立煤层气钻井装备的准入行业标准，这个标准的建立将规范我国煤层气钻井施工，提高钻井作业的安全性、高效、高质量地完成煤层气井，这个标准的建立是煤层气钻井产业的一个重点，需要经过大量的研究，建立在对我国煤层气井压力充分了解的基础上。因此，一系列煤层气专用装备准入行业标准的建立是势在必行和攻坚的重点。

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0.050.10Pcm3以上。

结语

目前，各国发展对能源的依赖日益提高，而随着常规油气资源的不断被开采和消耗，其已很难能满足社会的需求，因此，非常规天然气资源的开发逐渐成为当今能源工业的重点，煤层气作为一种环保热值高的清洁能源更是成为各国改善能源结构的重要新能源。根据澳大利亚Newcastle大学学者开发的非常规天然气生产模型计算，世界煤层气生产将在2085年达到峰值。因此，我国应该把握时机通过研究煤层气基础理论，发低成本、高效率的钻井装备，提高煤层气井的质量，使我国煤层气产业尽快实现良性发展。

参考文献：

[1]魏晓东,赵军.煤层气钻机与井控装备现状及发展方向.石油钻探技术.2011（5）

[2]杨汉立.国内外石油钻机现状及我国钻机发展探讨.石油机械.2003（31）.