提高煤層氣井鉆井效率的工藝技術探討

摘要：近年來，隨著我國煤炭開采行業的持續發展，煤層氣體資源受到高度重視，故煤層氣井鉆井工作彰顯其重要性。因此，需提高對煤層氣井鉆井工作的重視，采取有效的工藝技術，提升煤層氣井鉆井效率。此次以煤層氣鉆井工藝技術特點為切入點，結合煤層氣井鉆井效率的影響因素，提出具體解決措施，希望以此全面提高煤層氣井鉆井效率及質量，并保證煤層氣井鉆井工作過程的安全性。

關鍵詞：煤層氣井鉆井效率工藝技術安全性

中圖分類號：TM33

DiscussiononTechnologytoImproveDrillingEfficiencyofCBMWells

ZHANGHongxingSHENLi

HenanProvincialNO.IInstituteofResourcesandEnvironmentSurveyCo.，Ltd.，Zhengzhou，HenanProvince，450000China

Abstract：Inrecentyears，withthecontinuousdevelopmentofChina'scoalminingindustry，coalbedmethane（CBM）resourcesarehighlyvalued，soCBMwelldrillingshowsitsimportance.Therefore，itisnecessarytopaymoreattentiontoCBMwelldrillingandadopteffectivetechnologytoimproveCBMwelldrillingefficiency.TakingthecharacteristicsofCBMdrillingtechnologyasthestartingpoint，combinedwiththeinfluencefactorsofCBMdrillingefficiency，thispaperputsforwardspecificmeasurestoimproveCBMdrillingefficiencyandquality，Andtoensurethesafetyofthecoalseamgaswelldrillingworkprocess.

KeyWords：CBMwell;Drillingefficiency;Processengineering;Safety

煤層氣井鉆井工藝技術對煤層氣勘探開發效率及質量的影響較大，應充分掌握相關工藝技術，按照技術要求開展煤層氣井鉆井施工作業，確保煤層氣井鉆井施工的效率及質量。目前影響煤層氣井鉆井效率的因素較多，如井身結構復雜、鉆井液體系問題、鉆井工藝技術問題、鉆井設備配套問題等[1]。本文圍繞“提高煤層氣井鉆井效率的工藝技術”展開分析。

1煤層氣鉆井工藝技術特點分析

1.1井身結構特點

基于井身結構特點層面分析，需明確煤層氣井開采的具體步驟，綜合分析各方面因素，將具體的井身結構確立下來。并且，有必要確保技術套管可以抵達煤層頂部地層，使滲透質量問題的發生得到有效預防控制。在合理選用鉆井液的基礎上，配合適宜的工藝技術，以此提高鉆井作業效率，并使煤儲層得到有效保護。當然，還需檢測煤層氣含水量，保證井降壓需求可以獲得滿足，使地層壓力降低，并解析甲烷氣。在生產套管施工中，固井過程需利用到雙凝水泥，并保證水泥環強度與施工標準要求相符，進一步提升封固效果。此外，可以選擇低密度的水泥完成上部階段施工作業，提升固井效果，并使固井中的下部地層得到有效保護，避免發生壓漏風險問題。圖1為煤層氣井鉆井工作原理圖。

1.2取心工藝特點

基于取心工藝特點層面分析，必須保證煤心完整，確保甲烷吸附氣散失量維持在合理范圍當中，仔細分析產氣能力，準確計算煤含氣量，在對鉆井合理設置的基礎上，選擇合理科學的煤氣層開采方案。基于甲烷含氣量檢測過程中，需將誤差控制在合理范圍內，選擇繩索取心工具，以便對起鉆時間和取心時間進行控制，充分滿足施工要求，確保煤心解析測試值的準確性。此外，采取煤層氣鉆井工藝過程中，需合理使用井控技術，加強技術管理，優化配置防噴器裝置，保證裝置配套的合理性及科學性。并且還應做好施工現場安全管理工作，禁止明火入場，使爆炸風險事故得到有效預防控制。

2煤層氣井鉆井效率的相關影響因素分析

2.1井身結構復雜程度高

基于煤層氣井鉆井作業期間，由于井身結構復雜程度高，通常采取三級井身結構設計方式，為了確保煤層參數的正確性，第一次開鉆（簡稱“一開”）需選用膨潤土鉆井液，第二次開鉆（簡稱“二開”）選用低固相聚合物鉆井液，以此使煤儲層得到有效保護。同時，考慮到上部井段穩定性得到有效保證，基于鉆井過程中有必要把技術套管封固至煤層頂部上方的井段位置。因鉆具的型號比較多，需結合工程項目的具體情況，合理選用鉆具組合方式，結合相關施工要求，尤其是處于探井取心期間，需做好取心速度控制，對改變傳統油氣井取心工藝合理改進，使鉆井施工質量得到有效提升[4]。傳統煤層取心期間，通常使用全井繩索取心技術，但該技術難以與施工要求相符，而煤層氣繩索取心工具能夠保證施工順利進行，使煤層氣井取心工作順利、高效完成。在井眼為?215.9mm時，可以充分發揮煤層氣井繩索取心工具的優勢。一般在鉆井時，二開選擇?311.15mm進行施工，但單位面積鉆壓力不足，難以保證鉆井效率，且成本較高。所以，需了解井身結構復雜問題，采取有效解決措施，進而確保煤層氣井鉆井效率的提高。

2.2鉆井液體系問題因素

鉆井液體系是煤層氣鉆井施工中的重要部分，從現狀來看該體系存在一些不合理的地方，難以對煤儲層起到有效保護作用，容易導致儲層參數不夠準確。其間，一般都是選擇聚合物鉆井液用于施工過程，但因井身結構復雜程度高，使煤層穩定性難以得到有效保證，施工質控不當易引發坍塌等風險事故的發生。所以，基于煤層氣井鉆井作業工作開展期間，有必要落實有效對策，使鉆井液體系問題得到有效解決。

2.3鉆井工藝技術問題因素

通過對煤層氣的產出和常規油氣的產出進行對比分析可知，前者的產氣量較少，對此須合理控制煤層氣井鉆井施工成本，以便促進煤層氣井鉆井施工效益的提升。通過相關影響因素分析發現，導致煤層氣產氣量少主要受到鉆井工藝技術不夠優化的影響，所以需及時革新鉆井工藝技術。

2.4鉆井設備配套問題因素

在煤層氣井鉆井工作開展期間，需使用各種各樣的鉆井設備，其使用效果對煤層氣井鉆井效率的影響較大。從現狀來看，許多單位采用水文鉆機或車載液壓鉆機進行鉆井施工，這些設備的功率較小，使用成本低，有些設備利用單機來帶動泥漿泵和鉆機，若是泥漿泵的功率不夠，則很難處理井底的巖屑，進而會使鉆井效率受到影響，難以保證水力破巖效果，還容易發生卡磚、井底鉆具組合磨損等問題。除此之外，基于鉆井施工期間，若固控設備未能得到規范應用，加上難以及時處理鉆井液，會導致鉆井液性能弱化，進而對鉆井施工的效率產生較為明顯的影響，且難以對煤儲層起到有效保護作用。由此可見，為提高煤層氣井鉆井效率，優化鉆井設備配套至關重要。

3相關解決措施分析

3.1解決井身結構復雜性的措施

因煤層氣井鉆井結構復雜情況，所以需采取有針對性的解決措施，具體如下。

1. 在開發井眼過程中，有必要對專業繩索取心工具合理應用，利用相關工具，使井身結構獲得有效降級處理?；谝婚_作業時，需選用配套的表層管套及井眼；基于二開作業期間，需選取配套的技術套管及井眼；基于三開作業期間，需選用配套的生產套管及井眼。
2. 通過有效措施的實施，使上部井壁得到有效保護，并合理設置保護儲層，以煤層要求為依據，合理選取井液體系，取消技術套管，確保井身結構變為二開井身結構，使井身結構得到有效簡化。期間可選擇兩種形式。其一，一開選取?177.8mm表層套管、?215.9mm井眼；二開選擇?114mm生產套管、?152.4mm井眼。其二，一開選擇?244.5mm表層套管、?311.15mm井眼，二開選擇?139.7 mm生產套管、?215mm井眼。通過對一開選擇的井眼機械鉆使用情況分析可知，?311.15mm井眼機械鉆速度＞?215.9mm機械鉆速度，以此大幅度提升煤層氣井鉆井效率[5]。

3.2解決鉆井液體系問題的措施

通過對現代化鉆井技術合理運用，并結合煤儲層特點，對非滲透鉆井液體系優化改進，可進一步對表面化學原理合理利用，基于地面將一層非滲透性薄膜有效構成。值得注意的是，和傳統橋堵地層使用方式對比，在合理使用無滲透鉆井液的基礎上，可對鉆井液中顆粒形成的引力有效利用，使地層密封處理作業有效完成。同時，在對無滲透鉆井液具備的引力作用合理應用條件下，實現對地層的密封處理，基于巖石表面將各方面的引力集中，之后選取相同的鉆井液，處理各井眼的地層，能夠使孔隙封閉效果增強。結合室內試驗分析，無滲透鉆井液與普通鉆井液相比，在應用效果方面優勢明顯，能夠確保巖石恢復率、滲透率＞90%。并且，以煤儲層的特點為依據，在對無滲透鉆井液應用體系優化的基礎上，能夠使鉆井液成本得到進一步提升，其間無須使用技術套管，能夠取代聚合物鉆井方式，簡化井身結構，提升施工效率。值得注意的是，我國在研究非滲透鉆井液材料層面的經驗越加豐富，可以降低使用成本，在井壁構建一層非滲透薄膜，提升井壁的穩定性。

3.3解決鉆井工藝技術問題的措施

考慮到鉆井工藝技術存在的問題得到有效解決，有必要嚴格遵循經濟性基本原則，在詳細分析評價鉆井工藝技術經濟性的基礎上，對施工所需設備合理增加，并做好技術推廣工作，以便對鉆井工藝技術合理運用，使施工成本得到有效降低。例如：旋沖鉆井工藝技術的使用效果理想，通常應用到地層穩定區域，其間可以把空氣當作循環介質，采取空氣潛空錘進行鉆井作業。需注意，此項技術應用過程中，將壓縮空氣當作動力，可以使高強的沖擊力產生，且具備較高的沖擊頻率，當鉆頭獲得動力傳遞后，能夠對鉆機的轉盤起到旋轉驅動作用，保證可以鉆進井底。除此之外，結合旋沖鉆井工藝技術的實際應用情況來看，其優勢較多，具體包括以下幾個方面。

1. 在應用旋沖鉆井工藝技術時，空氣密度比較低，可以使循環介質對井底產生的壓力得到有效降低，進而使機械鉆井速度得到有效提升。
2. 井內的空氣循環速度比較快，可以確保處于井底的巖屑上升至地面位置，大幅度減少切削工作量。
3. 井內的壓縮空氣能夠對巖屑進行有效處理，加大鉆井作業動力，提升機械鉆進的速度。
4. 在應用旋沖鉆井工藝技術時，可以用最低的成本完成空氣介質的制備，對鉆井中的井漏、供水困難等問題及時處理，進一步使施工成本得到有效控制。此外，還可以將液體作為循環介質，對地層不穩定區域及時處理，以此促進鉆井效率的提升。

3.4解決鉆井設備配套問題的措施

為解決鉆井設備配套問題，一方面，須范設置單機泵組，確保水力攜砂作用能夠有效展現出來，保證井眼的穩定性與暢通性。基于淺煤層氣井定向鉆井過程中，若缺少大排量泥漿泵，須對單級泵組進行優化設置，利用原鉆井液泵進行施工作業。另一方面，需結合施工實際情況，規范設置固控設備?；诘孛嫜h中，如果沒有合理處理鉆井液固相，鉆井液的作用很難有效發揮出來。此外，在規范設置四級固控設備的基礎上，需將儲層保護好，根據現場具體情況，合理選取固控設備方案，保證施工效益得到有效提高。

4結語

通過本次分析研究，可知煤層氣鉆井工藝技術特點優勢較多，考慮到煤層氣井鉆井效率能夠有效提高，需結合相關影響因素，如井身結構復雜程度、鉆井液體系問題、鉆井工藝技術問題、鉆井設備配套問題等相關影響因素，然后實施合理科學、有針對性的解決措施，使煤層氣井鉆井效率得到有效提升，進一步全面提升煤層氣開采工作的質量效益水平。

參考文獻

[1] 李稱心.煤礦采空區煤層氣井鉆井工藝[J].中國煤層氣，2019，16（5）：3-7.

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[4] 張峰.煤層氣井鉆井工藝分析及優化建議[J].西部探礦工程，2021，33（8）：60-61，64.

[5] 李浩.穿煤柱水平煤層氣井工程開發與實踐[J].山西化工，2020，40（6）：73-75.