煤层气固井技术研究与应用

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1、煤层气固井技术研究与应用齐奉忠  唐纯静  李  爽8@(i  Y'w!u$X;@%f（中国石油勘探开发研究院廊坊分院完井所，河北廊坊，065007）'M$]*t!z8V1B(_&h1H/I【摘  要】  我国的煤层气资源十分丰富，但开发利用刚刚起步。煤储层与一般的油气层相比，埋藏浅，微孔隙和裂缝发育，孔隙压力梯度低，力学稳定性差，易坍塌，易污染。文章介绍了煤层气与煤储层的特点，煤层气井固井的特点及难点，根据煤层气井的特点及煤储层的特性，提出了固井技术对策，筛选出了适合煤层气井固井的低失水低伤害TS早强水泥浆体系，配套技术首先在晋试5井上获得突破，到目前为止，共在沁水盆地、鄂尔多斯盆

2、地等地区现场固井160多井次，固井质量优质率85%以上，合格率100%，解决了煤层气井固井存在质量差的问题。并探讨了以后煤层气井固井所要研究解决的问题。$R:`"f-S8i【主题词】  煤层  煤层气  固井  低密度水泥  水泥添加剂/o/H1,i#p1P*r-F){  B)H-P8J-o前言-S"o8P'u7*W#f煤层气（煤层甲烷CoalbedMethane）是在煤层中自生自储的一种非常规天然气，以吸附或储集方式存在于煤层的孔隙与裂缝中。煤层气是一种巨大的新兴潜在能源，首先在美国试验研究成功，成为美国天然气生产的一个重要领域。我国是一个煤炭资源大国，资源量位居世界第三位，埋

3、深300～1500m范围内煤层气总资源量就约为35×1012m3，与我国的常规天然气资源量相当。作为一种新能源，煤层气不仅热值高，而且没有环境污染，具有广阔的应用前景。1Q0`/U,t3F+A&r4P煤层气开发时，如果对完井技术不重视，采取的措施不当，产能很低。煤层气完井方法一般分为套管压裂完井和裸眼洞穴完井两种。洞穴完井工艺成功需要高渗透率、超压和高挥发份烟煤A煤阶几种条件的结合，所以适用性比较局限。我国煤储层的渗透率低，煤层压力一般低于静水压力，造出洞穴后，很难保持稳定，会给排采试验造成很大困难，出气效果也比较差，所以裸眼完井应用较少，套管压裂完井是一种普遍适用、应用最广泛的完井

4、方法。固井是套管压裂完井中的关键技术，固井质量的好坏直接关系到煤层气的开发及产能的提高。因此，必须高度重视固井质量，在提高固井质量的同时，注意保护煤储层。+r+Z7o:J!V51S5a:H0)s1  煤储层及煤层气井的特点#o1{!z4}%c8W)I/o7K与常规天然气储层不同，煤层埋藏浅，一般在300～1500m之间，井底温度及压力低。与常规油气储层相比，煤储层与煤层气井具有以下特点：0^%b1P"z  `$X1.1  储层的特性不同)j&O:M&[$X6H8G煤层割理发育，易受压缩，非均质性强，机械强度低，力学稳定性差，在外力作用下极易破碎。该特点在钻井上极易引起煤层的坍塌、

5、破碎，导致井径扩大。7X.M*O-*s)A7~'p*{1.2  存在状态不同'k.E1t(r:q&O$F*[9a煤层气主要呈吸附状态存在于基岩孔隙的内表面上（70%～95%），只有少量以游离状态（10%～20%）或溶解状态存在于煤层的孔隙与裂缝中，其储集方式和以游离态为主的石油、天然气有根本的不同。  v*z2F1Q1]'x!C2H1.3  存储的空间不同/O3F2_,O8f%O)n10-3μm2（远远小于油气储集层砂岩的渗透率），储层孔隙压力一般低于静水压力。´煤储层是具有基质孔隙与裂缝孔隙特征的双孔隙系统，渗透率小于119H$H+O&@(S5;t1.4  保存方式不同'h+

6、q!P$

7、/^(h3t煤层气具有独特的保存方式—压力封闭，这种特殊的保存方式决定了其开采方式的特殊性，必须经过较长时间的排水降压后才慢慢解吸。  H&k&N&i!S*j"f1.5  采气方式不同&l1T,b,i$M煤层气产出规律与天然气不同，必须经过较长时间的排水降压后才慢慢解吸。当井内压力降至解吸压力以下时，气体便从煤体内表面解吸出来，并随着层内流体由压力高的区域向压力低的区域渗流和聚集，最后达到可供工业性开采的气量。&O9p"r2C6a;z5v2  煤层气井固井的特点和难点2x$_7j)?,L!P  煤层气产量低，可供开采期的时间又比较长，加上独特的开发与开采方式，因此给固井设计

8、与施工提出了更高的要求。固井质量要高，层间封隔要好，而且固井施工对煤层的伤害小。和一般油气井相比，煤层气井固井的特点及难点主要表现在以下几个方面：  y5r8P6O3R/F/E+s0s9?2.1  煤层埋藏浅，替浆量少，顶替效率低9X7^3a  `  @&h#K煤层气井井深浅，固井时替浆量少（一般井泵替钻井液只有5～11m3），注水泥完毕即有一半体积以上的水泥浆进入环空。受设备及井下条件的限制，固井时根本达不到紊流顶替的排量。紊流顶替时环空返速高，摩阻大，