煤层气井储层保护钻井工艺分析

张全盛，和喜军

（河南省煤田地质局四队，郑州450000）

1 引言

我国煤层气资源相对丰富，是我国气产量重要组成部分，现阶段，经济社会建设中对能源需求不断增多，煤层气钻井工作量也在随之增加，分析煤层气储层，虽然埋层相对较浅，但分析煤层自身特点，具有含水量高、易受污染及系统容易产生变化等特点，且我国煤层裂缝交错，钻井难度也越来越大。因此，必须结合煤层自身特点，采取适合煤层特点且能保护周边环境不受伤害的钻井工艺，通过技术方法，确保后续开发工作顺利进行。常见的煤层气井储层保护钻井工艺主要包括：低压钻井工艺、屏蔽暂堵钻井工艺、边喷边钻工艺等。

2 低压钻井工艺

低压钻井工艺是常见的液柱压力低钻井方法，数值与底层压力相比或小或大，钻井流体是水、油基钻井液等。这种施工工艺主要优势如下：能确保煤层处于受压状态，一定程度上降低煤层敏感性，可以降低压差，减少有害物质浸入到钻井液中，从而有效保护煤层，这种钻井工艺技术主要有气体雾化钻井、泡沫钻井、欠平衡钻井【1】。

2.1 气体雾化钻井

地质勘查工作中，一般在干旱严重地区，多使用气体和雾化钻井。在煤层保护工作中，气体是一种常规流体，能防止钻井液、化学添加剂、煤屑等堵塞裂缝系统，能避免煤吸收液体后出现膨胀问题，从而降低煤层孔隙度和渗透情况，减少对煤层伤害，一般多适用于渗透较低、高水敏煤层。但这种钻井一般不能适应于底层相对复杂地区，如底层出水、坍塌，则需要使用增压机等机械设备，这种设备需要高、中压力，多数情况下还需要进口。同时，施工中容易出现井下着火或爆炸问题的发生，最终造成对井下钻具的破坏，因此应用范围相对较小，不能适用于特殊底层钻井施工，在井眼出水不能用空气钻井情况下，则可以使用雾化钻井。根据调查显示，为确保煤层不受伤害，国外很多都采用煤层甲烷垂直井，或采用空气及雾化空气钻井，这种设备成本相对较高，在我国普及率相对较小。

2.2 泡沫钻井

泡沫流体包括硬胶泡沫和稳定泡沫。硬胶泡沫主要是空气、黏土、稳定剂等配成稳定性能较好的分散体系，稳定泡沫是指空气、流体及稳定剂等组成的分散体系。硬胶泡沫使用寿命相对较长，携带煤屑能力相对较强，且具有成本较低的优势，但对电解质污染相对比较敏感。稳定泡沫能应用于不同污染物、地层水，因此应用范围相对广泛【2】。

2.3 欠平衡钻井

钻井液液柱压力与底层孔隙压力相对较小时，钻井工艺可以采用欠平衡钻井，包括充气钻井、井液钻井。充气钻井主要是以气体为分散相、钻井液为连续相，添加适量化学计量成为气液混合稳定系统。这2 种工艺使用主要是降低孔内压差，能有效减少对底层的伤害。在多年发展中，这种工艺技术应用相对比较广泛，且带来良好的经济效益，在防止油气藏伤害、保护产能方面发挥着重要作用。缺点主要是无法完全消除外来液相和固相对地层的伤害，容易出现漏失等问题【3】。

3 屏蔽暂堵钻井工艺

工艺实践中有因孔壁处高压差存在，过平衡压力容易导致钻井液中固相和滤液进入煤层，给地层带来很大伤害，因此一般需要避免使用。但这种工艺施工相对比较方便，钻井液选择余地相对较大，具有很强适用性，因此常被采用，在遇到高压地层和瓦斯相对突出层，一般使用过平衡钻井工艺【4】。

过平衡工艺施工容易引起严重储层伤害问题，因此，在实践中需要科学合理地选择钻井液，才能确保滤饼质量，并重视屏蔽暂堵工艺应用。屏蔽暂堵工艺主要是利用暂堵剂，避免固相渗透到更深煤层中，在实际封堵层实践中，需要架桥、填充、封堵。架桥是最为关键一个环节，需要在短时间内形成，才能确保填充和封堵工作顺利开展。研究显示，钻井液中，遇到一些颗粒通过架桥作用下，在岩石表面形成滤饼，并确保颗粒不会渗透到地层，因此，很多石油部门会据此来确定暂堵剂粒度。当前，油气田中常用颗粒状和纤维状屏蔽剂。对于裂缝型煤层，多采用纤维状颗粒，在钻井完成后，可以使用酸溶性暂堵剂等【5】。

4 边钻边完井工艺

这种工艺技术主要是借助人为力量，引诱煤层坍塌或产生形变，从而提升煤层渗透性。这种钻井方法是国外煤层开发工作中通过不断总结和创新得出的工艺，遇到煤层或地层漏失严重、应力敏感较强的地层堵塞时，能采用钻井完井与砾石完井工艺结合方法，这种煤层连通性相对较好，不需要后期酸化压裂，因此，在钻井中可以人为地诱导煤层产生坍塌，再处理好坍塌物，最终形成一个大洞穴，在盆地等地段应用较为普遍。

5 煤气层储层固井工艺探讨

在煤气层储层固井操作过程中，需要对环空压力加以控制，避免水泥浆过滤过程中出现一些细节性问题，导致性能与施工规范不相符，进而影响施工质量。因此，在实际工程施工中，必须要重视并做好水泥施工方案优化，结合工程实际，制定切实可行的方案，从而减少对煤气层储层及固井的质量损害。

1）要严格控制好水泥浆密度，选择密度相对较低的水泥浆，从而减少高温环境对储层的不利影响，最终引起滤失量大量增加。在环空压力控制工作中，要确保压力与煤层孔隙压力相接近，根据一般经验，环空压力要比煤层渗透力低，但比井眼坍塌压力较大。

2）要有效控制水泥浆滤失量，确保水泥浆稳定性，这样能避免煤储层受到伤害。

3）要控制好水泥浆注入速度，一般采用低速均匀注入方式，能有效控制环空压力【6】。

6 结语

综上所述，经济社会不断发展，煤层气井开发研究工作越来越重要，在实际煤层气井储层开发工作中，要重视做好钻井施工工艺探讨，避免带来煤层气井储层损害，影响到后续开发工作。因此，要重视保护钻井工艺选择，根据底层和煤层的实际情况选择合适的施工工艺技术，要减少对煤层的伤害，在钻井方法中，可以选择气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井等钻井方式，不同的施工工艺特点也不同，要结合实际情况认真分析其优缺点，选择合适的工艺，做好煤气层井储层保护工作。当前，我国煤层开发现状仍处于初级发展阶段，要确保钻井工艺的合理性，需要重视钻井过程中煤层气储层保护，重视技术改进，提升保护水平，为后期煤层开发工作开展奠定基础。