禁區鉆井，這樣創造最短周期紀錄

文／蔣晨峰 胡玉杰

中國石化中原石油工程在淮南煤田瓦斯治理鉆井施工中，創造了同類井型鉆井周期最短紀錄。

淮河兩岸，風光旖旎。八公山、舜耕山、上窯山，連綿起伏。

中國石化中原石油工程有限公司40583、40587兩支鉆井隊兩座鉆塔高高矗立于此，正在開展安徽淮南煤田煤層瓦斯治理鉆井施工。這是中原石油工程憑借鉆井、管具、壓裂等業務兼具的一體化優勢，開拓出的跨界新業務。

●高效打井，中原石油工程不舍晝夜。 攝影/蔣晨峰

先采氣后采煤

煤層氣，在煤礦生產中被稱為瓦斯。在煤層中，以游離態游離在煤層孔隙中，或以吸附態吸附在煤的微孔表面或顆粒內部。如果大量聚集，易導致在采煤過程中發生瓦斯爆炸，造成重大事故。因此一般采煤礦井都要大力通風，將瓦斯吹出去，防止瓦斯在礦井中累積引發事故。

瓦斯與天然氣一樣，主要成分是烷烴，可以作為重要的工業原料和日常生活的燃氣。外排瓦斯，既浪費了資源又加劇了溫室效應。

最理想的煤礦開采方式，便是先采氣后采煤——先從地面鉆井采氣，等到地下煤層氣枯竭再挖掘礦井開采煤炭。如此一來，既充分利用了資源，又極大降低了煤炭開采過程中的風險，還能防止大氣溫室效應，可謂一石三鳥。

淮南煤田沿淮河東西向展布于八公山北麓及淮河以北，隱伏于廣闊的淮北平原之下，東西長約200千米，南北寬約20千米，遠景儲量達數百億噸，是我國重要煤炭基地之一。

為進行地面瓦斯治理，探索區塊壓裂、排采工藝技術，淮南礦業集團部署了多口煤層瓦斯治理水平井，希望借助中原石油工程鉆井、管具、壓裂等業務兼具的一體化優勢，實現先采氣后采煤目標。但在實際操作中，存在落實困難的問題。

淮南煤田煤層呈粉狀，異常脆軟且吸水能力強。經鉆井液浸泡后，就如同泡水后的餅干，一觸即破，形成大量掉塊。鉆頭在這樣的煤層中穿行，極易造成煤層坍塌，井眼縮徑，甚至卡鉆、埋鉆。

之前，淮南煤田新謝、高橋等區塊都曾部署過煤層氣試驗井，但由于煤層復雜，均未達到鉆探目的。因此，淮南煤層氣井成為各家鉆井公司談之色變的“鉆井禁區”。

施工難度大

煤層氣本就是低壓、低產、低效的“三低”氣藏。如何將“三低”氣藏化為寶藏，尤其是開采被視為“鉆井禁區”的淮南煤層氣？

中原石油工程組織專家多次研討，達成了一個共識——要做到既完成地面瓦斯治理，又確保鉆頭不以身犯險，就只能控制鉆頭避開煤層，在煤層上方相對穩定的砂巖質頂板中水平穿行。如此這般鉆井的風險降低了，但并不意味著施工難度的降低。

淮南煤田本來就埋藏淺，斷層多，煤層起伏頻繁，垂深起伏達到9.47米。為了保證鉆頭始終貼著煤層走，每鉆300米，井隊就向下探一探煤層，確保鉆頭距煤層不超過兩米，因此需要頻繁定向，大大增加了定向工作量和鉆井施工難度。而且要確保繞開附近礦井的巷道，井眼軌跡難以均勻平滑，井壁的摩阻徒增，造成起下鉆困難和后期下套管作業難度攀升。

為安全高效完成施工任務，負責施工的中原石油工程鉆井一公司充分發揮有多年煤層氣施工經驗的優勢，抽調相關骨干成立技術攻關團隊進駐煤層氣項目部。

“這是繼淮南煤田試驗井后，淮南礦業集團布置的首口煤層瓦斯治理水平井，一定要安全拿下這口井！”臨上任前，鉆井一公司經理樊好福握住煤層氣項目部技術副經理袁長虹的手，給予了重托。

“您放心，咱們不僅要安全拿下，還要打成高產井、標桿井，爭取更多井位！”袁長虹代表煤層氣項目部立下了軍令狀。

矛盾之中尋解法

既要安全又要提質提速，這看似矛盾的問題并非無解。

煤層氣項目部的技術攻關團隊對區域內直鉆孔地層特性進行研判，認真研究鉆井工程設計。以安全為中心、質量為標尺、提速為重點，精心分層制定施工方案和各類應急預案。

“開鉆前，我們全面做好設備、物資檢查。施工中，緊盯重點施工環節，加強施工中現場技術管理和指導，確保技術方案、措施落實落地。”袁長虹說。從鉆前到完井，煤層氣項目部超前計劃，準點運行，生產無縫銜接，全方位全過程管理，提高了生產組織運行時效。

鉆井優選鉆頭、螺桿，優化鉆井參數，采用“PDC鉆頭+高效螺桿+扶正器”鉆井工藝。在水平段，以復合鉆進為主，井底螺桿帶動鉆頭和地面頂驅帶動鉆桿，由單驅變雙驅雙向發力，以提升轉速，助推鉆速躍進；以定向為輔，充分利用地層傾角，隨彎就彎，確保鉆頭在預定軌跡的同時提高鉆井速度，縮短鉆井周期。

鉆井過程中，鉆頭和扶正器極易從井壁刮帶出煤層掉塊。從井底曾返出長20厘米、寬10厘米、厚4.5厘米的超大煤塊。為避免掉塊卡鉆，煤層氣項目部簡化鉆具組合，提前去掉扶正器，并堅持“進一退二”“控時鉆進”原則，采取重復破碎方法，將掉塊化整為零，通過泥漿返出井口，逐步循環和釋放出瓦斯和煤粉。精心操作剎把，控制起下鉆速度，減少鉆具對煤層的碰撞，防止煤層坍塌。

淮南煤田瓦斯治理井水平段長，套管不易在井筒內居中。為了保證固井質量，煤層氣項目部在套管上加裝滾珠扶正器、彈性扶正器和剛性扶正器、自導式旋轉浮鞋，確保套管居中。但是加裝這些大家伙，套管在下入過程中極易掛削井壁，造成掉塊多，井壁穩定性變差。為了保障下套管安全，除采用旋轉下套管工藝外，煤層氣項目部還在鉆進時對鉆井液進行強化處理。通過次第加入潤滑劑，提高鉆井液密度，控制失水，在提升潤滑性的同時，強化井壁穩定性。

在淮南煤田首口煤層瓦斯治理GQ3-1井施工中，40583鉆井隊僅用30.75天安全高效完成了任務，創造了同類井型鉆井周期最短紀錄，驗證了顧橋煤礦區域應用水平井治理瓦斯氣可行性，為顧橋煤礦瓦斯治理探索出新手段，也為下一步煤炭開采提供了可靠的地層資料。