浅谈煤层气井固井存在的问题及技术措施

2015-03-23温晓桐

河南科技 2015年23期

温晓桐

（山西省地质矿产研究院，山西太原 030001）

煤层气产生于煤层形成过程中，其中甲烷的含量占据了煤层气的绝大部分，因此，煤层气是一种可再生的清洁能源。我国煤层气储存量十分丰富，但是整体的抽采作业还处于起步状态，与西方发达国家相比还有很大一段距离。其中一方面与国家的政策制度有关，另一方面与煤层气抽采技术有关。近年来，我国大力鼓励支持发展煤层气开发有非常重要的政策支持。另外，由于煤层气处于煤层间隙，在煤矿采煤过程中很难对煤矿工作层的气压进行平衡，因此，在对煤层气进行抽采过程中还面临着诸多问题，还有许多技术问题有待解决。

1 煤层气介绍

煤层气又被称为“瓦斯”，通常产生于煤炭产生过程中，据相关数据显示，从泥炭发展到无烟煤的整个过程中，每吨煤都会释放产生出高达50~300立方米的煤层气，煤层气中含量最多的组成成分是甲烷，是一种可再生的清洁能源。据相关统计，我国煤层气的存储量达到36.8万亿立方米，还有许多煤层气资源还正处于勘探状态。此外，煤层气的抽采对于保护生态环境、提高社会经济效益具有直接的影响力。

随着我国煤炭工业不断进步，加上国家相关政策的支持力度不断增大，整体矿采规模逐渐增大。但是我国煤层气抽采的整体效率却很低、利用率也特别低，我国煤层气产业需要在抽取和利用的整个阶段的广度和深度方面都有待发展。

2 煤层气井固井中存在的问题

2.1 煤储层和煤层气井特点

由于煤储层中煤层之间的空隙压力梯度小于0.01MPa/m，煤层所能承受的压力相对较小，其整体的机械稳定性比较差，极易受到压缩、扩张等变化，在受到外力作用时，非常容易出现煤层的坍塌，造成不良的后果；此外，煤储层中的孔隙并不是单一性的孔隙，通常是由基质孔隙和裂纹孔隙组成的双孔隙系统，正是由于这些孔隙，使得煤矿出现不连续的煤层分布，但是与此同时，正是由于煤层之间的孔隙使得煤层之间很容易出现渗透现象；还有，煤层气与天然气、石油等其他矿物质资源有着很大的不同，煤层气埋藏的深度比较浅，经常以一种游离的状态吸附于煤层之间的空隙中，而且在对煤层气进行抽采过程中需要先进行抽水作业，降低煤层的压力，降压后的煤层气才能通过管道渗流到井筒中，在对煤层气进行存储时，还需要对抽采出来的煤层气通过加压封存。

2.2 煤层气井固井的难点

2.2.1 由于煤储层所处的位置相对较浅，煤层气距离地面的深度相对较浅，因此，在对煤层气井进行固井作业时，煤层气井的深度也不高，由此造成煤层气井固井作业时使用的混凝土、水泥浆等固井材料相对较少，最终造成整个固井的牢固性不强；

2.2.2 由于煤储层内煤岩层的地质特点，煤层相对光滑，结构也不规整，因此造成整个固井过程中泥浆的胶结和固定变得非常困难；

2.2.3 由于煤储层所处深度不深，因此煤层处压力性对较低，加上煤层之间空隙间隙等原因，使得煤储层内部煤层气的压力相对较低，但是内部压力很不稳定，很容易造成煤储层的坍塌，所以在进行煤层气井的固井作业时，对施工方提出了更高的施工要求；

2.2.4 由于煤储层内压力较低，煤层气井相对较浅，内部温度较低，使得煤储层控制内部失水比较难，由于温度原因，水泥浆等固井材料很难进行凝聚，如果在施工材料中添加促凝集来加速水泥浆的水化速度，又会对煤储层整体的失水性造成影响；

2.2.5 对整个煤储层的煤层气井进行固井作业对于保护整个煤矿安全，保证煤层的稳定，保护周边环境具有非常重要的意义，因此，对煤层气井固井作业的施工要求很高。

3 煤层气井固井技术措施

3.1 为了解决煤储层深度较浅、压力较小、温度较低等情况下造成的煤层气井固井困难程度与施工要求较高的矛盾，需要对煤层气井固井作业的固井施工材料进行优化。采用低密度水泥浆，建立健全满足煤储层施工要求的混凝土、水凝浆等建材体系，采用先进的建材制造工艺，通过添加相应的添加剂，在保证施工材料满足施工要求的前提下，对施工材料的密度、硬度、水凝性等进行优化；

3.2 相关研究机构应该积极采用国外较为先进的煤层气井固井施工工艺手段，引进双级固井技术、塞流顶替技术、超低密度固井技术等技术工艺手法，根据施工作业周边环境的特点，因地制宜，采取合理的施工技术工艺，不断完善煤层气井固井技术手段，提高煤层气井固井作业的整体质量。