沁水盆地煤层气提高钻井效率的技术措施.pdf

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1、地质学刊第37卷第l期doi：10．3969／j．issn．1674-3636．2013．01．142沁水盆地煤层气提高钻井效率的技术措施杭程1⋯。郭进2(1．南京大学地球科学与工程学院，江苏南京210093；2．江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京210007)摘要：沁水盆地煤层气项目是全国已探明的大型整装煤层气田。由于煤层气低产出的特点，决定了煤层气施工将要围绕低成本、高效率运作方式进行钻井施工作业。对沁水盆地煤层气钻井的影响因素进行了分析，并结合工程实例论述了如何利用直螺杆与PDc钻头的

2、复合钻进，钻铤与扶正器复合稳斜钻进等技术创新措施及煤层钻进时井内不垮塌和井斜不增加等技术手段，解决如何提高煤层气施工的钻井效率等问题，为今后在该地区的煤层气钻井施工提供有效的借鉴作用。关键词：煤层气钻井；影响因素；技术创新；沁水盆地；山西中图分类号：TE32文献标识码：A文章编号：1674—3636(2013)Ol—0142—050引言十二五期间，我国将以沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘两个产业化基地为重点，加快煤层气科技攻关，不断扩大开发利用规模，2015年全国煤层气(煤矿瓦斯)产量将达到约215×

3、108m3。其中地面开发90×108～100×108m3，煤矿瓦斯抽采120×108—130×108m3，利用率在60％以上，新增煤层气探明地质储量8500×108m3(郭艺，2011)。我国煤层气普遍存在“三低一高”(压力较低、饱和度低、渗透率低和吸附性高)的储层特征，并且煤层气储层地质构造相对复杂，对煤层气勘探开发的难度较大，在煤层气钻、完井过程中，由于煤层气储层致密、渗透率低、储层裂缝微细，如使用不适当的钻、完井工艺，会导致钻井液及完井液中的固体颗粒对煤层基质孑L隙、粒间孑L隙和割理系统的

4、堵塞，以及煤基质自身吸附膨胀、压力敏感效应的产生和工艺作业技术等对煤层气井储层造成损害，不仅直接堵塞了煤层气储层输气通道，而且给后续补救带来极大的经济压力，严重影响煤层气的产出量，更为严重的是可能造成煤层气井报废(谢传礼等，2011)。目前，煤层气施工通常使用的方法为：井身结构为常用的三级井身结构，而常规的技术手段包括普通的三牙轮钻头施工法、钻铤加压法，等等，其形成结果往往是钻井效率低、成本高。因此，煤层气项目的低产出决定了煤层气施工将要围绕低成本，高效率运作，这样就有必要针对煤层气井储层特征、

5、井身结构、不同地层类型以及技术措施，通过实例来分析影响钻井效率的各类因素，从而总结出区域性的煤层气储层及不同的地层钻井效率的提升措施，同时又要减小或者避免对煤层气储层的伤害，实现煤层气钻井效率的有效提高将具有现实的意义。1区域概况沁水盆地是全国第一个探明的大型整装煤层气田，探明储量预测资源量3．97×1012m3。探明储量754×108m3。沁水盆地含煤地层为上石炭统的太原组和下二叠统的山西组，分布于整个沁水盆地(陈先虎，2008)。沁水盆地位于太行隆起以西，汾渭地堑以东，北以孟县隆起为界，南界

6、限为中条山隆起。盆地为大型复式向斜，南北两端宽阔，中部窄，构造简单。含煤面积约2．39万km2，煤层气资源量为6．85×10“m3，主要煤层有3号和15号煤，煤层气的质量收稿日期：2012一03—29；修回日期：2012—07一09；编辑：蒋艳作者简介：杭程(1965一)，男，高级工程师，探矿工程专业，长期从事岩芯钻探、煤层气及石油钻井等专业施工管理及技术工作，E．mail：1585063260l@139．com第37卷杭程等：沁水盆地煤层气提高钻井效率的技术措施143分数普遍较高，一般为5—2

7、5m3／t(李云峰，2006)。施工区域位于太行山山脉中条山支脉，构造环境属于沁水盆地南部斜坡带，属于中条山区地形地貌，山峦重叠，沟壑纵横，高差悬殊。地势东南低而西北高，由东南一东北一西南呈扇形展开逐步增高的地貌。施工区域内具体地层从下至上依次如下。(1)第四系：由黄色砂质黏土，含钙质，夹砾石及卵岩性石等组成；岩性松散、破碎。(2)三叠系刘家沟组：由紫红色细砂岩、粉砂岩以及砂质泥岩组成；该层岩性不稳定且局部地区软硬不均，在施工中容易出现井斜超标。(3)二叠系石千峰组：由灰色、紫红色泥岩、砂质泥岩

8、和灰黄色、灰绿色砂质岩组成；岩性不稳定且局部地区软硬不均，在施工中容易出现井斜超标。(4)二叠系上石盒子组：由灰色、灰绿色、紫红色泥岩、砂质泥岩和浅灰色、灰色砂质泥岩及灰色铝土质泥岩组成；岩性相对稳定且较软。(5)二叠系下石盒子组由浅灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和灰白色、浅灰色、细粒砂岩组成；岩性相对稳定且较软。(6)二叠系山西组：由灰色、深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩和浅灰色、灰色砂岩及煤层组成的；其3号煤层位于该组下部，层位稳定，厚度可采，是区域主要的可采煤层；该层主要考虑对煤层气储层的