煤层气钻井工艺及完井技术

2015-03-12 10:08:00

煤层气俗称煤矿瓦斯,是一种以吸附状态赋存于煤层中的非常规天然气,甲烷含量大于90%,它是天然气最现实的接替能源。

我国高度重视煤层气开发工作。2006年6月,国家发改委颁布了《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十一五”规划》,国务院办公厅颁发了《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》,规定了一系列鼓励、加快煤层气勘探开发和利用的有力措施。鉴于煤层气这么丰富又如此重要,本文将就钻井工艺部分和完井技术作研究和探讨。在钻井和完井过程中采取有效工艺措施,加强储层保护,避免储层伤害,这对提高煤层气储层出气量具有很实际的借鉴意义。

对煤层储层伤害的种类

成功开发煤层气这种新型能源,应高度重视煤层气钻井完井过程中对煤层的伤害问题。我国的煤层气开采经验证明,钻井过程中诱发煤层气损害的根源是钻井液,其对煤层的伤害主要有以下几个方面:

(1)钻井液中固相颗粒对煤层的损害;

(2)煤与钻井液中的高分子聚合物相互作用产生的堵塞;

(3)煤基质吸附膨胀造成的损害;

(4)压力敏感性对煤层的损害。

根据煤层气储层特点分析,采取适当减小钻井液的密度,可以降低钻井液滤失量,减少滤液侵入储层,从而可有效地保护煤层气储层。

煤层气开采的钻井工艺

为了防止钻井过程中发生煤层气储层伤害,最大限度的保护储层,应选择合理的钻井工艺技术,在满足钻井安全的条件下,尽量选用欠平衡钻井与微平衡钻井工艺技术措施,从而提高产能。

针对开采煤层气过程中对煤层储层伤害的情况,我国石油人总结出一些应对煤层气开采的钻井工艺。

(1)清水钻井。在用钻井液来控制地层压力,优先使用产出的地层水或者加有少量膨润土提高黏度的清水,使用这种清水作为钻井液,能够降低钻井过程中的压差和成本,可减少储层中的矿物质的化学反应及粘土颗粒的膨胀,从而降低对储层的伤害。

(2)泡沫钻井。泡沫流体一般分为硬胶泡沫和稳定泡沫。前者是由气体、粘土、稳定剂和发泡剂配成的稳定性比较强的分散体系;稳定泡沫是指空气、液体、发泡剂和稳定剂配成的分散体系。硬泡沫用于需要泡沫寿命长,携屑能力强的场所,具有成本低,滤失量低等特点,能有效地保护煤层气储层。

(3)边喷边钻。上述气体型钻井液及相应钻井技术多用于地层压力较低的油气藏,在钻井过程中,井口回压一般均较低。而对于地层压力较高的油气藏,如地层压力系数大于1.0,为了实行欠平衡压力钻井,则可以采用非气体型钻井液,只是控制当量循环钻井液密度低于地层压力系数即可。这种情况下的井口回压有时可能较高。

(4)微过平衡钻井。用液相钻井液进行钻井时,如果采用欠平衡钻井,或者采用平衡压力钻井,会出现钻井液无法在孔壁上形成泥饼情况、从而导致钻井液在地层内失水量的增加和固相的侵入,所以DIJIAO[7]等人认为,存在一最小过平衡压力,其定义为钻井液能在井壁上形成泥饼时的钻井液液柱压力,其大小与钻井液的流变性和特定现场条件有关,可以利用室内所测的钻井液流变性和模拟特定现场条件下的岩心动失水试验数据确定。在这一过平衡压力下的钻井工艺称为微过平衡钻井工艺。

煤层气完井技术

煤层气完井技术是煤层气开发中的关键技术。根据煤层性质,合理选择完井和井底连通参数,加强完井作业中对煤层的保护、降低煤层伤害,有利于延长煤层气井的生产时间,提高煤层气井产量,加速我国的煤层气开发。

动力洞穴完井工艺技术从钻井、完井、排水采气的整个工序过程与其它完井方法相比,具有不进行单相注入/压降试井和压裂等措施就可以达到单井面积降压、恢复和提高煤层渗透率等优点。该工艺方法同样适用于煤层割理发育,物性较好、封盖条件好、厚度大、含气量及解吸率高的中低挥发份(中高煤阶)的煤岩储层。获得高产的原因是人工在煤层形成裂缝,从而增大了渗流面积、改善了渗流方式,人工形成的长裂缝有利于煤层深处甲烷气解析并流到井筒中去。(文/激扬)

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