煤层气钻井工艺技术
三、钻井设计
3.设计的主要内容
➢ 选择地面井位；（根据水源、道路、泥浆池位置及施工条件等选择 钻井井位） ➢ 确定井身结构并选择钻机； ➢ 确定钻头类型、尺寸及数量； ➢ 设计钻柱与下部钻具组合； ➢ 钻井参数设计； ➢ 钻井液设计； ➢ 固井设计，包括套管柱设计数据、套管柱强度设计、注水泥设计及 固井要求； ➢ 井控设备及工艺技术要求； ➢ 固相控制要求； ➢ 防止煤层伤害的技术要求及措施； ➢ 环境保护要求； ➢ 钻井施工进度要求； ➢ 全井成本预算； ➢ 提交资料要求；
煤层气钻井工艺技术
二、确定井类
煤层气开发活动中使用了三种类型的钻井方式，即采 空区钻井、垂直钻井和水平钻井。
三种类型的钻井方式基本特点比较表
钻井类型
钻井特点
原理
备注
采空区钻 从采空区上方由地面钻入煤 采空区顶板的塌落产生 采出的气体因混有空
井
层采空区
裂缝使气体产出
气热值降低
垂直钻井
直接从地面钻入未开采的煤 储层
煤层气钻井工艺技术
三、钻井设计
3.设计的主要内容
钻井设计的主要内容包括井径、套管选择以及井身结构。
➢ 井径选择：根据下套管程序确定井径，而不是根据已选定的井径
选择套管。 生产因素 产量
人工升举方法 油管尺寸 完井方法
其它因素 进行压裂处理
清除钻屑 进行修井和再完井
选择最优生产套管尺寸
选择生产井径
选择最优表层套管尺寸
选择地表井段井径
井径选择步骤
煤层气钻井工艺技术
三、钻井设计
➢ 套管选择
套管、衬管
101.6
114.3
127
139.7
钻头、井径 套管、衬管 钻头、井径
套管
120。6
149.2
155.5
165.1
200
168.3
177.8
193.7 196.9
214.1
224.5
200
215.9
222.2
241.3
煤层气钻井工艺技术
三、钻井设计
2.设计的基本原则
➢ 钻井工程设计必须以钻井地质设计为依据。钻井工程设计应有 利取全、取准各项地质工程资料；保护煤层，降低对煤层的伤害； 保证井身质量符合钻井地质设计要求；为后期作业提供良好的井筒 条件； ➢ 钻井工程设计应根据钻井地质设计的钻井深度和施工中的最大 负荷，合理选择钻机，所选钻机不得超过其最大负荷能力的80%； ➢ 钻井工程设计要根据钻井地质设计提供的邻井、邻区试气压力 资料，设计钻井液密度、水泥浆密度和套管程序； ➢ 钻井工程设计必须提出安全措施和环境保护要求。
煤层气钻井工艺技术
一、钻井概述及国内钻井现状
2.钻井工艺流程
确定井类
取心井
试验井
生产井
观测井
收集资料，进行地层评价（包括煤层层数、埋深、厚 度、地层层序、地层压力、水文特征、井壁稳定性等）
井径、套管选择
钻井设计
井身结构
取心
选择钻机和钻探设备 钻井及其他作业 DST测试 完井与固井 储层强化
钻井工艺流程图
井径、套管和钻头尺寸的常用组合
煤层气钻井工艺技术
三、钻井设计
➢ 井身结构：指一口井下入套管的层次、尺寸、深度，各层套管相 应的钻头尺寸以及各层的水泥返高。
井孔中下入的套管类型及其作用一览表
套管类型
作用
表层套管
中层套管 （技术套管）
封隔上部松软的易塌、易漏地层，安装井口， 控制井喷，支撑中层套管和产层套管
煤层气钻井工艺技术
三、钻井设计
2.设计的基本原则
➢ 钻井地质设计要明确提出设计依据、钻探目的、设计 井深、目的层、完钻层位及原则、完井方法、取资料要 求、井深质量、产层套管尺寸及强度要求、阻流环位置 及固井水泥上返高度等； ➢ 钻井地质设计要为钻井工程设计提供邻区、邻井资料， 设计地层水、气及岩石物性，设计地层剖面、地层倾角 及故障提示等资料；
3.国内煤层气钻井现状
300 270
全国历年煤层气井钻井数
250
200
150
100
59
50
5 10 10
39
29
18
18 17
7
28 23 20 14 10
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
学习大纲
➢ 钻井概述及国内外钻井现状
➢ 钻井设计 ➢ 钻井设备 ➢ 基本钻井工艺过程 ➢ 特殊钻井工艺技术 ➢ 钻井过程对储层伤害问题
煤层气钻井工艺技术
一、钻井概述及国内钻井现状
1.钻井概述
煤层气储层与常规砂岩储层相比，有许多独有的 特性,这种独特储层和地质特征给煤层气井的钻井、取 心带来了各种各样的问题和钻井施工工艺的变化。仔 细设计煤层气钻井程序和使用合理、有效的钻井工艺， 是确保钻成高产、高效煤层气井的前提。
269.9
311.1
244.5
219.1
273
250.8
298.4 310.6
339.7 355.6
钻头、井径 套管
钻头、井径
269.9
311.1
298.4 310.6
347.6
339.7 355.6 444.5
347.6
444.5
406.4
508
508
660.4
套管
406.4
508
609.6
762
录井
煤层气钻井工艺技术
一、钻井概述及国内钻井现状
3.国内煤层气钻井现状 2002年前十年时间内,全国完成224口各类
煤层气井,全部采用常规直井钻井技术。2005 年一年完成的工程量超过了2002年前十年的总 和，钻井类型也已由造穴井、垂直井向丛式井、 水平井、水平分支井发展。
煤层气钻井工艺技术
一、钻井概述及国内钻井现状
通过排水降压使气体解 吸产出
因目的不同可分为取 心资料井、测试试验 井、生产井和观测井
水平钻井
1、从煤矿巷道打水平排气 井；2、从地面先打直井再
造斜，沿煤层水平钻进
更好的增大泄流面积， 使压力降低产出
煤层气钻井工艺技术
三、钻井设计
1.钻井设计前的资料准备和地层评价
钻井设计前应力图准备以下资料: ➢ 地层的深度、压力、水介质性质； ➢ 煤与非煤地层的类型（煤层的层数、厚度、煤岩、煤 质；地层的岩性、厚度、破裂程度、导水性等）； ➢ 测井资料（自然伽马、伽马—伽马、自然电位等）； ➢ 钻遇的典型问题（钻井液的漏失、高压储层的井喷、 井壁坍塌等）。
封隔用钻井液难以控制的复杂地层， 保证顺利钻井
产层套管 将产层与其他地层及不同压力的产层分隔开，形
（生产套管）
成煤层气流通通道，保证长期生产，满足开采和 压裂要求

煤层气钻井工艺技术
三、钻井设计