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煤层气开发常用钻井完井技术应用分析

时间:2022-11-01 11:55:03 来源:网友投稿

摘 要:煤层气开发是能源开发的新领域,它与常规天然气开发相比较,钻井和完井技术存在着较多难点,容易造成储层伤害,所以需要对钻井完井技术选择、实施和应用进行彻底分析,才能更好地辅助进行煤层气开发。

关键词:煤层气开发;钻井技术;完井技术

1我国煤层气资源开发利用现状及现实意义

1.1煤层气资源开发现状

我国的煤层气资源十分的丰富,上世纪五十年代,我国在进行煤炭开采的同时,就开始加大投入力度,对煤层气进行研究和开发,但是并没有进行大规模的开发。直到近些年来,我国的煤层气开发才有了很大的突破,取得了一些显著的成果。我国的煤层气利用率相对比较低,究其原因,主要包括以下两个方面:其一,我国的煤层气字眼赋存条件十分复杂,其煤层渗透率相对比较低,在已经抽采出的煤矿瓦斯中,很大比例是低质量浓度瓦斯,但是我国当前缺乏有效的方式应用低质量浓度瓦斯,因此大量的瓦斯被直接排放在大气中,因其对环境的危害,因此使用规模是有限的;其二,我国煤层气产业体系不完善,当前我国的煤层气产业中,上游开发、中游集输、下游利用发展相当的不协调,上游抽采出的煤层气没有合适的利用方式,或者没有与之相适应的长输管线。

煤层气作为一种非常规油气资源,是未来天然气的良好接续。但在钻井和完井开发中,存在应力敏感性较强、裂缝体系发育较多、孔隙压力较低等问题,钻井完井技术实施不当,易造成储层伤害,影响煤层气正常开发。因此,有必要对煤层气钻井完井技术进行探究。

1.2煤层气资源开发现实意义

我国的资源分布中,多煤少油少气,一直以来我国对天然气需求较大,天然气进口量较大。我国冬季气候较为寒冷,在供暖中对天然气的需求量较大,近几年天然气的消费力持续激增。天然气的开采现状为其产量不及天然气的需求量的上升,缺口较大。煤层气作为优质的清洁能源,其发现对于我国降低对天然气的依赖具有重要作用,缓解了我国天然气的需求量,降低了进口依赖。

我国正处于经济的战略转型阶段,产业、行业升级换代,由粗放型向节约型转变,倡导建立资源节约型、环境友好型社会。煤层气作为清洁能源之一,其开发利用有助于改善我国能源利用结构,提高能源利用效率,改善我国环保问题,对于保护生态环境,降低大气污染具有积极作用。这有助于我国经济的战略转型,能源计划的实施。

2煤层气钻井完井技术概述

煤层气开采中气体钻井技术的应用现状针对煤层气压力低、容易发生坍塌,泄漏的地层,通过多年公关与研制,一套气体钻井技术应运而生,该技术利用一种高压空气压缩机增加气体的压力和空气锤等与之相配套的装备和钻井工具,完全实现了气体钻井技术的量产化,达到了国际先进的水平。

钻井是钻井施工的最高水平,充分利用自动控制技术措施,降低岗位员工的劳动强度,不断提高机械钻速,达到预期的钻井施工效果。

水平井钻井的井眼轨迹比较复杂,既包括常规的直井段,也包括造斜井段、稳斜井段以及水平井段,确定水平井段的靶点位置,也是钻井施工的难点问题之一。尤其针对长水平井段水平井的钻探施工,对钻井技术的难点问题进行改进,提高水平井钻探的速度,降低长水平井段水平井钻探施工的成本,达到预期的钻探施工目标。

3煤层气钻井完井技术难点

3.1风险大

井控安全风险大,由于两层压力系数差异大,当射孔结束后,两个油气储层同时暴露在井筒之中,如果选择较高密度的完井液则会压漏较低压力系数的层,如果选择较低密度的完井液则不能压稳较高压力系数的层,甚至会出现上漏下溢的现象。

3.1开采工作人员的技术水平较低

我国煤层气开采工作人员存在着综合素质普遍较低的问题,这主要表现在进行水平井钻井作业的过程中所使用的操作技术单一、落后等问题。煤层气开采作业的构成较为复杂,并且其开采环境复杂多变,这就对煤层气开采工作人员的技术水平提出了更高的要求。

3.2 采配套设备较为落后

煤层气开采作业还存在着煤层气开采设备落后、老旧的问题。有的煤层气开采单位想要降低油井开采作业成本,就放弃了对煤层气开采设备性能的检验工作,这种情况下一旦煤层气开采设备产生较大问题将会严重妨碍正常煤层气开采作业。还有的煤层气开采单位为了压低成本,即使所使用的煤层气开采设备性能已经不满足正常开采要求,甚至有的煤层气开采设备已经远远超过了使用年限仍然在继续使用,这些因素就造成煤层气开采设备发生问题的几率提升,不仅没有起到降低生产成本的作用,反而耽误了正常的生产得不偿失。

3.3长水平段水平井钻井技术难点

长水平井段的钻井施工中,井眼轨迹的控制难度大。水平井段的钻探施工的难度系数高,钻遇的水平段越长,越容易发生井壁坍塌的现象,钻探速度也会随着下降,对钻具和钻井技术都有特殊的要求。长水平井段钻井中的摩阻控制问题,影响到钻井施工的效率。钻井液体系的选择和钻井液性能参数的控制问题,成为影响长水平段钻井的难题之一。只有合理解决影响长水平井段钻井的技术难题,才能钻探出优质的长水平段的水平井,满足油田对薄差油层开发的要求。

4煤层气钻井完井技术应用

4.1水利脉冲钻井。

在钻铤和钻头间安装水力脉冲空化射流发生器,使钻头内渗流液体在耦合流体和自振空化效应下产生周期性振动液流。可对井底渗流场进行改善,降低煤层破碎程度,提升井筒净化和清岩效果;借助空化效应形成高温高压对岩层表面进行破坏,降低岩层强度,提升钻井效率;通过射流后井底瞬时负压脉冲,造成局部岩层欠平衡,可提升岩屑返排效率、保护储层。

4.2优快钻完井技术

优快钻完井技术是结合渤海湾海区独特的地质情况所发展起来的一种特色渤海湾海上钻完井技术。优快钻完井技术经过多年持续不断的研发、改进成功实现了技术升级与突破并成为实现渤海湾油田安全、高效开发的重要技术之一。

4.3钻井开采流程中的相关配套设备分析

就水平钻井开采及相关设备而言,在安装及拆除井下套管的过程中,必须加倍注意,依照既定的开采技术和流程拆卸和卸车,决不能随意装卸设备。除此以外,在设备转运过程中,在設备进场前必须进行妥善检查,检查合格方能进入施工场地。需要严格把控关键的参数,例如水泥浆密度和水泥浆的排量等,都需要严格控制。最后要配备专人观察钻井液的返出,以便在出现异常情况时能及时进行施工指挥。

4.4完善地面、井下联合抽采钻井技术。

煤矿井下定向钻井技术目前取得重大突破,顺煤层定向钻孔长度不断加深,如中煤科工集团西安研究院有限公司 2017 年 12 月在神东保德煤矿成功实施 1 个主孔深度达 2 311 m 的顺煤层定向超长钻孔。井下定向钻井技术的突破使得更广泛区域内地面、井下联合抽采成为现实,需要进一步优化地面、井下联合抽采井型设计,研发地面水平井与煤矿井下水平钻孔精确对接技术,实现煤矿区井下、地面煤层气联合抽采。

结束语

综上所述,随着科技的进步,工业化开发利用设备的使用程度的提高,人鱼自然界的物质能量交换能力也不断的提高。煤层气是一种高效、优质、清洁的新型能源,具有很好的发展前景。当前就政策的角度来说,国家身份支持煤层气产业,并对此加大了科研支持力度,在这样的背景下,我国的煤层气产业将会进入一个新的发展,因此对其进行深入的研究具有重要的现实意义。,以上内容就是对煤层气开发常用钻井完井技术应用的论述。

参考文献

[1]张国东.西区油田延长组钻井完井储层保护液研究[D].西安石油大学,2013.

[2]马明雷,彭希志,张文博,王丽红,梁晓雷.侧钻井膨胀套管完井技术及应用[J].西部探矿工程,2013,25(11):74-77.

(作者单位:中海油田服务股份有限公司油田生产事业部完井中心)

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