2010年第25期（总第160期）
NO.25.2010
（CumulativetyNO.160）
摘要：在煤层气开发过程当中，掏穴井既能取得分层参数，为多分支水平井钻井施工提供可靠依据，又可作为欠平衡施工的注气井，在生产阶段作为多分支水平井排采井。
文章介绍了掏穴井施工中，应选用合理的钻具组合、适当的钻井参数以及先进的掏穴技术。
关键词：多分支水平井；煤层气掏穴井；钻井工具；钻井参数；掏穴技术
中图分类号：TE241 文献标识码：A
文章编号：1009-2374 （2010）25-0133-02
在丹麦哥本哈根召开的联合国气候变化大会，使降低二氧化碳排放成为人们关注的话题。
毫无疑问，未来低碳排放是社会发展的一个重要方向。
近年来，随着我国一系列扶持煤层气产业发展的优惠政策出台，国内外企业对中国的煤层气产业的投资不断加大，使得我国煤层气钻井技术有了突破性的发展。
特别是煤层气水平井的广泛应用，极大的推进了煤层气开发和煤矿瓦斯治理的进步和创新。
然而每口煤层气水平井的成功都离不开一个重要的因素，那就是先期要有一口成功的联通直井即掏穴井，掏穴井是取得该地区分层参数，为多分支水平井钻井施工提供可靠依据，又是作为欠平衡施工的注气井，更是生产阶段作为多分支水平井排采井。
1 地质概况
钻遇地层由老至新分别为石炭系上统太原组(C
3
t)、二
叠系下统山西组(P
1s)、二叠系下统下石盒子组(P
1
x)、二叠系
上统上石盒子组(P
2
s)和第四系(Q)，其中石炭系上统太原组
(C
3t)和二叠系下统山西组(P
1
s)为主要含煤地层。
2 技术要求
(1)完井井斜不大于2°。
(2)井底水平位移不大于10m。
(3)全角变化率(/30m)不大于1.50。
(4)单点：50m/点；电子多点：10m/点。
(5)钻井液体系：坂土浆，以防垮、防漏为主。
泥浆性能：密度1.05～1.08g/cm3，粘度不限制。
应具有较强的携砂能力。
(6)表层套管低于地面0.38m，生产套管低于地面0.10m，生产套管与表层套管之间采用环形钢板来固定。
(7)穿过3#煤层底板以下65m完钻，井内无沉渣。
(8)完钻后，经测电子多点来确定3#煤层的确切方位与水平位移；经电测来确定3#煤层顶底板的确切位置。
(9)电测后下入177.8mm生产套管，3#煤层下1根玻璃钢套管，玻璃钢套管下深必须在3#煤层底板0～0.40m之间。
生产套管固井时，水泥返高为3#煤层顶板以上200m。
(10)生产套管固井后，候凝30小时透水泥塞，透水泥塞至阻流环以上0.50m处；候凝48小时掏穴。
(11)掏穴掏出的煤必须在0.5m3左右及掏出的洞穴不得小于500m，填砂前必须将孔内泥浆置换成清水，填砂位置必须高出洞穴底板0.5～1.00m之间。
3 钻井施工
一开采用用Ф311.20mm牙轮钻头，钻进至二叠系上石盒子组砂岩5～10m左右完钻；下Ф244.5mm表层套管固井候凝48小时后；下入Ф215.9mm牙轮钻头，下接Ф159mm钻铤6～8根，以下接Ф89mm钻杆，钻进至200～250m(下石盒子组)之间把Ф215.9mm牙轮钻头换成Ф215.9mmPDC钻头，钻进至3#煤层底板把Ф215.9mmPDC钻头换成Ф215.9mm牙轮钻头直至完钻。
在一开钻进时，由于地层不稳定，易漏失，钻压为8～20kN，转速为30rpm，排量在10～16L/s之间，泥浆比重在1.08～1.10g/cm3之间，粘度在18～20s之间，pH值为8.5。
二开钻进至200～250m(下石盒子组)之间，地层不稳定，软硬不一，多为灰白色、灰色砂岩，紫红色泥岩及少量灰绿色、灰色砂质泥岩，钻压为35kN，转速为30rpm，排量为16L/ s，泥浆比重在1.05～1.08g/cm3之间，粘度在15～18s 之间，pH值为8～8.5。
200～250m(下石盒子组)钻进至3#煤层顶板，地层稳定，多为浅灰-灰-深灰色泥岩、砂质泥岩及浅灰-灰色砂岩，钻压为30kN，转速为60r/min，排量为16L/s，泥浆比重在1.05～1.08g/cm3之间，粘度在15～18s之间，pH值为8。
3#煤层钻压为8kN，转速为30rpm，排量为16L/S，泥浆比重在1.02g/cm3，粘度在15s 之间，pH值为8。
3#煤层底板至完钻，地层岩性为灰色灰岩，灰黑色泥岩及深灰色砂岩，钻压为45～50kN，转速为60rpm，排量为16L/s，泥浆比重在1.08g/cm3，粘度在18s，pH值为8。
二开完钻后由电子多点测斜数据来确定3#煤层的确切方位与水平位移；经电测来确定3#煤层顶底板的确切位置；
煤层气掏穴井钻井工艺浅析
胡向志
（河南豫中地质勘察工程公司，河南 郑州 450053）
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然后下Ф177.8mm生产套管，3#煤层下1根玻璃钢套管，玻璃钢套管下深必须在3#煤层底板0～0.40m之间，生产套管串结构为：Ф177.8mm×8.05mm套管＋玻璃钢套管×1根(下在3#煤层)＋Ф177.8mm×8.05mm套管＋阻流环＋Ф177.8mm×8.05mm短套管(1.90m)＋引鞋；固井时，水泥返高为3#煤层顶板以上200m，候凝30小时透水泥塞，透水泥塞至阻流环以上0.50m处，候凝48小时掏穴。
4 造穴工具及工艺
4.1 造穴工具
采用河南豫中地质勘察工程公司的专利产品“喷射式扩孔陶穴器”，该工具具有造穴效率高、造穴直径大等特点。
陶穴钻具采用Ф89mm钻杆，Ф89mm钻杆的内径为65mm，其内径较小，受泵压时泥浆流速快对割刀的压力大，使割刀翘起部位更容易翘起，并且有很强的向上翘起力量，能够减少造穴时间。
4.2 造穴工艺
造穴施工前首先检查造穴工具，检查陶穴器的割刀镶合金部位是否锋利，特别是陶穴器受泵压后翘起与玻璃钢套管接触的合金部位，一定要锋利才能更快的割透玻璃钢套管。
检查好造穴器后，将造穴器先接在方钻杆上，打开泥浆泵检查陶穴器是否能受压翘起，并且并记录泥浆泵的泵压变化，陶穴工具检查好之后，将钻具下至指定陶穴位置打开泥浆泵，记录泥浆泵泵压变化情况以判断陶穴器是否工作正常。
陶穴施工时刚开始无钻压，转速为60rpm，排量为16L/ s，泵压不能低于3.5MPa，泥浆比重为1.02g/cm3，粘度为15s，pH值为8。
注意观察泥浆循环槽里返出物变化情况，有少量玻璃钢纤维返出时说明造穴工具工作正常，此时应继续保持以上钻井参数。
如发现循环槽里有大量玻璃钢纤维及少量煤油、煤屑、水泥小颗粒返出，钻具下方时有明显阻力，说明玻璃钢管已经被割透，此时给出不大于10kN的钻压，其他钻井参数不变，继续掏穴钻进，掏穴钻进至规定的位置后，把造穴器提到洞穴的起始位置轻压扫至洞穴终止位置，这样往返2～3次就可起钻，最后用原钻具接Ф152mm钻头下钻至井底，循环至井底无煤屑返出后起钻，掏穴结束。
掏穴结束后，把所掏出的煤油、煤屑、水泥块及玻璃钢纤维全部冲出并且捞出堆在一起量出其体积，看是否掏穴合格；然后下钻将孔内泥浆置换成清水，最后根据甲方要求做最后的完井工作。
5 结语
河南豫中地质勘察工程公司自2005年至今已经施工陶穴井60余口，在施工过程中不断的摸索总结，不断的改进陶穴工艺，最后总结出了一整套陶穴井的施工工艺，采用以上施工措施不但缩短了施工工期也降低了施工成本，并且能够有效的保证了钻井工程质量，为煤层气水平井的施工做好服务。
参考文献
[1] 贺天，秦勇．煤层气勘探与开发利用技术[M]．徐州：中国
矿业大学出版社，1995．
[2] 傅雪海，赵庆波，叶建平，等．煤层气储气层与开发工程研
究进展[M]．徐州：中国矿业大学出版社，1995．
作者简介：胡向志（1963-），男，北京人，河南豫中地质勘察工程公司副总经理，高级工程师，研究方向：石油及煤层气钻井施工管理。
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