QM2井鉆完井優化技術

張濤　陳昌渝　謝治國　龔齊森

摘 要：近年來，由于我國對節能減排政策壓力及社會公眾對環保的關注度上升，煤層氣等非常規天然氣行業的發展受到了我國相關政策的支持。煤層氣作為一種高效清潔能源，已在國外得到廣泛開采利用，且積累了豐富的勘探開發經驗，而我國煤層氣勘探開發起步較晚，勘探開發相關技術還處于探索階段，經濟、環保的開采工藝是我國煤層氣發展的主要方向。QM2井是重慶松藻區塊的第一口煤層氣井，通過對其井身結構、軌跡控制、繩索取心、儲層保護等方面進行分析，總結施工過程中各項關鍵工藝的優點和不足為后續施工提供技術支撐。

關鍵詞：煤層氣；鉆井技術；儲層保護；工藝參數

我國95%的煤層氣資源分布在晉陜內蒙古、新疆、冀豫皖和云貴川渝等四個含氣區[1]。受到區域地質特征的影響，在晉陜內蒙古、新疆等地由于地廣人稀、煤資源稟賦好、埋深淺，煤層氣開發較早，已形成了規模化作業模式，較好地實現了成本控制與綜合利用。重慶地區地形地貌多以山地、丘陵為主，雖然煤炭資源豐富，但受到地質條件限制，還未開展煤層氣地面開采工作。為探明重慶松藻礦區的煤層氣儲量及成本控制等相關制約因素，實施了QM2井，為下一步勘探開發提供參考。

1 鉆井過程中存在的困難

1.1 選址困難

本井位于重慶松藻區塊，屬于四川盆地與貴州高原之過渡地帶，地形起伏較大，在區塊內地勢相對平坦，交通相對便利的地方，人口都較為集中，為避開人口密集區，造成鉆前工程的工作量增大，成本相應增加。

1.2 漏失嚴重

本區塊屬于侵蝕與溶蝕構造地貌類型，林地、洼地、殘丘、落水洞、溶洞、暗河等喀斯特景觀較多，地勢高差大，導致地表淺層地下裂縫、溶洞較為發育。如果采用常規的鉆井工藝，堵漏施工的周期長，難度大；采用清水強鉆，水源也不便利，為鉆井工作帶來較大的困難。

1.3 地層傾角大

本井所處的張獅壩井田位于四川盆地川東高陡構造帶南端，酒店埡褶皺帶桑木場背斜西翼北段，總體上以單斜構造為主，地層傾向305°～330°，傾角為20°～45°，地層傾角大，井斜控制難度大。在本井取心井段，因無法控制井眼軌跡，井斜直接從0.7°上升到10.60°，增斜率為12°/100m。

1.4 取心段機械鉆速低

結合鄰近地質井鉆探資料與經驗，本井選用了與地層相適應的WH-B型取心工具。取心前期，鉆進效率較低，最大鉆時達到794min/m，鉆頭磨損嚴重，部分合金齒崩裂。經現場分析為鉆頭保徑部分與前端齒尺寸不相符，保徑直徑大于鉆頭齒切削半徑造成干磨、進尺慢。現場對鉆頭保徑進行改進后，取心速度大大提高，取心鉆進平均鉆速107.14min/m。

2 鉆井技術方案優化

鑒于本區塊煤層氣鉆井施工中存在的問題，結合國內煤層氣區塊的鉆井經驗，對該區塊下步鉆井技術措施提出了優化方案：

2.1 簡化空氣鉆設備

根據鄰井鉆探資料，礦區范圍內，第四系及三疊系嘉陵江組地層漏失較為嚴重，且水源較遠，清水強鉆成本高；而成套的空氣鉆設備成本太高，不適合用于煤層氣井。因此，在鉆探該套地層時，推薦使用簡化的空氣鉆設備鉆穿第四系、嘉陵江組地層，進尺約100-200m，既可以實現快速鉆井，也可以有效地避開主漏失層。

2.2 合理布置井場

由于地勢限制，井場選址難度大，鉆前成本高，要有效地利用地形布置井組，節約整體施工成本，也降低了后期生產氣管理的成本投入。

2.3 優化鉆井工藝

本井地層傾角大，利用傳統的鐘擺或滿眼鉆具組合輕壓吊打鉆進，無法滿足直井井眼軌跡要求。需要全井監測井斜，根據井眼軌跡數據，及時糾斜，才能確保井身質量滿足設計要求。

2.4 取心技術

在取心的過程中，泵排量是取煤心的關鍵因素，由于煤巖膠結差，脆而軟，易破碎，容易被泥漿沖掉，因此在取心過程中泵的排量不能太大，否則煤就有被沖掉的危險。在取心過程中，一般要求泵排量盡可能小，通常控制在60～80L/min較為合適，這對大多數煤層都是適用的。

其次，取心鉆頭的選型也尤為重要，在QM2井的取心過程中，因鉆頭選型不當，嚴重制約了鉆井速度。

2.5 低密度固井技術

在煤層氣固井作業中，除了保證固井質量外，還應該注重對儲層的保護。很多施工單位不考慮現場實際情況，為節約成本，減小固井工作量，而采用高密度水泥漿固井，極易漏失，不能保證固井質量，也對儲層傷害較大，影響后期儲層改造效果。

有學者對重慶松藻礦區的研究認為，從固井質量和保護儲層的需要同時考慮，適宜的水泥漿密度范圍為1.20-1.60g/cm3，并采用黏稠水泥漿在0.5-0.8m/s的低返速下固井施工。現場應用的固井質量合格率達到100%，證明該研究結論適用于煤層氣固井[2]。

同時相關數據顯示，隨著煤層巖心圍壓的增加，其滲透率呈下降趨勢，當圍壓達到6MPa時，滲透率降低55%-83%，泄壓后滲透率只能得到8%-32%的恢復。可見，過平衡壓力對儲層的傷害很大。

3 結論與建議

由于地表條件限制，盡量考慮井組施工，減少征地以及鉆前工程工作量；建議表層采用簡易空氣設備鉆進，既能提速，還能有效避開漏失段。

加深對區塊地層巖性以及實鉆資料分析，對取心鉆頭的保徑及切屑齒的大小進行優化。

由于煤層氣地層壓力系數較低，建議后續固井施工以低密度水泥漿為主，保證固井質量，也減少對儲層的傷害。

參考文獻：

[1]鄭毅，黃洪春.中國煤層氣鉆井完井技術發展現狀及發展方向[J]. 石油學報，2002，23（3）：81-85.

[2]劉愛萍，鄧金根，鮮保安.保護煤儲層的煤層氣井固井技術[J].石油鉆采工藝，2006，28（2）：35-39.