煤层气参数井小井眼钻井技术3莫日和1　覃成锦2　高德利2(1.中联煤层气有限责任公司,北京　100011; 2.中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京昌平区　102249)摘　要:为了降低煤层气钻井成本,中联煤层气有限责任公司试用了小井眼钻井技术钻参数井。

本文介绍此技术的关键组成部分,其中包括:钻井地面设备的配置,各开钻具组合的构成,钻进参数的选择,钻井液体系的选择,钻井液体系的性能维护,钻井液固相控制的措施,防斜、取芯和测井的技术。

此技术在贵州保田青山项目6口井的施工中得到成功的应用,其所需费用不及常规油气钻井技术的一半。

综上所诉,煤层气井小井眼钻井技术是切实可行。

关键词:小井眼　煤层气　钻井　参数井Slim H ole Drilling T echnology for Parameter Well of C oalbed MethaneM o Rihe 1,T an Chengjin 2,G ao Deli 2(1.China United C oalbed Methane C orporation ,Ltd.Beijing 100011;2.C MOE K ey Labof Petroleum Engineering in China University of Petroleum ,Beijing 102249)Abstract :In order to reduce the cost in drilling ,China United C oalbed Methane C orporation adopts slim hole drilling technology to drill parameter wells.In this paper ,key parts of this technology are introduced ,which includes selections of surface equipment ,drill string ,drilling parameter and drilling fluid ,maintenance of drilling fluid ,control measures of s olid content ,deviation prevention ,coring technology ,and logging technol 2ogy.These techniques are success fully applied in the Qingshan project in Baotian ,G uizhuo Province ,which only cost less than half of what may cost in conventional oil and gas well drilling.According to the above dis 2cussion ,a conclusion can be reached that slim hole drilling is feasible for the drilling of parameter well.K eyw ords :Slim hole ;coalbed methane ;drilling ;parameter well 煤层气就是煤层中的甲烷气,主要以吸附状态存在于煤层中,其产生机理是降压、解析、扩散和渗透等过程。

煤层气井垂深一般为300～1500m ,单井产量偏低,为1000～10000m 3/d (通常为3000～5000m 3/d ),而且作为储层的煤层与常规石油天然气储层相比具有特殊的物理力学性质。

目前,国内煤层气田勘探环境的特征是:勘探区地处丘陵或山地,交通不便,山高坡陡,便道路远湿滑,简易公路坡陡弯急,煤田地质条件比较复杂,煤储层机械强度低,易造成井下情况复杂和井下事故,煤储 3获中国石油集团应用基础研究项目“煤层气钻井技术研究与应用”(06A20202)资助 作者简介　莫日和,男,汉族,1969生,广东高州人,油气井工程专业,硕士,现任中联煤层气有限责任公司工程师,从事钻探工程技术及管理工作。

第5卷第3期 中国煤层气 V ol 15N o 132008年7月 CHI NA C OA LBE D METH ANE July 12008层保护技术难度大,煤层取芯技术难度大,勘探单井产量低。

因此,应用油气钻井技术勘探煤层气所付出的费用是不经济的,要求采用费用较低的小井眼钻井技术。

1　钻井设备评选与常规油气田钻井工程类似,煤层气钻井装备的选择既要安全地实现钻探目的,又要最大限度地降低成本。

通过对比分析,选用了张家口探矿机械厂生产的XY-6B型钻机,其主要配套设备及性能指标如下:(1)钻井深度:1000m(Φ89mm钻杆),1500m (Φ60mm钻杆);(2)井架:1715m四角塔,高度1715m;(3)钻井泵:BW-250/70,功率15kW,1台,最高泵压7MPa,流量250升/分,衡阳探矿机械厂;(4)发电机:道依茨226B型(潍柴),功率110kW;(5)绳索取芯绞车,负荷30kN;(6)S95绳索取芯。

2　小井眼钻井技术211　钻具组合一开:采用钻具组合为:Ф95mm主动钻杆+Ф50mm锁接手+Ф127mm螺丝头+Ф127mm×4000mm开孔管和岩芯管+Ф127mm硬质合金钻头。

二开:采用钻具组合为:Ф95mm主动钻杆+Ф95mm钻杆+S95外管总成+Ф98mm人造金刚石钻头。

212　钻进参数一开:钻压:8～10kN;转数350～460r/min;泵量:115～215L/s;泵压0～015MPa。

二开:非含煤地层:采用高转速、大钻压钻进。

具体数据为:转数460～960r/min,钻压8～10kN;泵量:115～215L/s;泵压2～4MPa。

含煤地层:采用低转速、小钻压钻进。

具体数据为:转数350～460r/min,钻压6～8kN;泵量:0167～115L/s;泵压2～4MPa。

213　钻井液技术措施钻井液是钻井工程的血液,它起着冷却钻头、携带岩粉、保护孔壁、平衡地层压力等作用。

因此保持良好的钻井液性能十分重要。

钻井中采取了以下措施:(1)建立了不渗漏的井液循环系统,用水泥对三个沉淀池、两个泥浆池以及所有的循环槽进行防渗漏处理,有效地防止了地表水进入钻井液地表循环系统,为保持良好的钻井液性能创造了条件。

(2)及时监测,及时调整,确保钻井液性能良好。

发现钻井液性能变差,及时调配钻井液。

(3)及时清除泥浆池、循环槽及沉淀池中的岩屑,严格控制固相含量。

(4)设置水泵站及水管,保证生产用水。

钻井液性能:非煤系井段0～510m,采用优质无固相钻井液,钻井液密度1101～1103g/cm3,粘度18～23s,失水量14～20ml,含砂量0113%～0170%,pH值715～910。

煤系井段510m～井底,采用优质无固相泥浆,密度1101～1103g/cm3,粘度18～23s,失水量16～1815ml,含砂量0125%～0170%,pH值810～910。

在易垮塌煤层井段(如19煤)采用优质低固相泥浆钻进,以确保正常钻进。

钻井液密度1102～1103g/cm3,粘度21～23s,失水量1715～1810ml,含砂量0125%～0150%,pH值815～910。

214　防斜措施为保证井的垂直度不超过设计要求,采取了以下防斜措施:(1)钻机设备安装时严格做到钻机立轴、天车中心、井口中心三点一线,基台平稳,钻机稳固。

(2)开孔钻头采用出刃小的合金钻头以防止合金崩刃掉入孔内。

(3)在钻进过程中采用高转速、低钻压为主的防斜钻井参数。

(4)力求简化钻孔结构,尽可能一到两径到底。

(5)绳索取芯钻杆与井壁间隙小,为满眼钻进,对防斜保直有一定作用。

215　取芯措施采取足够数量的岩煤芯,是建立可靠的地层柱状图,获取真实的煤储存参数和煤层气解吸采样的保证,为采好目的层煤芯,钻井采取了以下措施:(1)严格执行地质人员提前下见煤预告制度,预告中详细说明目的煤层埋深、厚度、结构、顶底板岩性。

同时制定出具体的煤芯采取方案。

62中国煤层气 第3期(2)下达见煤预告书后,严格执行守煤制度和班长负责制度,并做到准取判层。

(3)进入目的煤层顶板2m时,调整好取芯工具。

(4)严格做到内管总成到位后才能扫孔钻进,钻进参数严格按照取煤芯方案执行。

(5)严格执行“见软上钻”而打捞岩芯的原则。

煤层顶板坚硬时,必须捞尽岩芯后方可钻进煤层。

第一回次控制在014～015m,以观察取煤钻具装配是否得当,钻进参数是否合理,以便确定是否采取补救措施。

(6)钻进煤层要切实做好判层工作,准确记录见软、见硬深度;煤芯采取时分工明确,绞车操作,内管上、下及拆装,煤芯丈量,拍照描述,解吸装罐,都是专人负责,各司其职,有条不紊。

(7)取出的煤芯按顺序排列,填好煤层进尺记录,妥善保管。

216　取芯技术及应用效果由于煤层孔隙和割理发育,机械强度低,极易破碎,导致煤层取芯困难,收获率低。

为此,取煤采用的是双管单动钻具,内管为半合管,上部配合S95内管总成,双卡簧座、双爪簧基本上形成双层防脱装置,使之适合煤层小井眼特点。

取煤岩芯直径Ф62mm。

采取率80%以上,煤芯结构清楚,煤样较洁净,煤芯质量较好。

满足了煤层气井取芯要求。

217　测井技术完井井眼为Ф98mm,故采用煤炭系统PS J-1型数字测井仪测井。

该仪器尺寸小,重量轻,易于拆装和搬运,费用低,完成了井斜、方位;微球、井温;井径;中子、密度、自然伽玛;声波;侧向、自然电位测井,资料齐全、合格。

3　实际效果通过在贵州保田青山项目6口小井径井的施工,效果较好,取芯满足要求(达80%以上);井斜达标(小于3°);解吸、试井等其它参数达到取全、取准要求。

同时,小井眼降低了钻井成木,单井成本约120万元(井深800m),而在该区常规煤层气试验井由于巨额的修建道路费用及搬迁费用需240万元以上,小井眼钻井效果是明显的。

4　认识及建议通过贵州保田青山项目6口井的现场试验,得到以下三条认识和建议:(1)XY-6B型钻机易于拆装和搬迁,在交通条件差的地方可用拖拉机或马车搬运,可满足煤层气小井眼的钻井需要。

(2)人造金刚石钻头应用于小井眼可取得较好的钻井效果。

(3)小井眼应用于煤层气钻探可大大降低钻井费用,是一种经济高效的钻探技术。

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