乌鲁木齐矿区煤层气井完井方式优选

杨 亿 刘蒙蒙

(新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队,新疆 830009)

煤层气井根据煤层特性，普遍采用的完井方式可采用裸眼完井、筛管完井、下套管注水泥射孔完井、洞穴完井等。不同完井方式主要取决于油气藏物性和该地区的实际经验，完井方式对于今后能否进行正常生产或者进行多种作业是非常重要的，完井方式与钻井方式需要相互适应。

1 完井方式改造工艺

研究区总共施工了四种井型(定向井、顺煤层井、L型水平井、U型对接井)采用了三种完井方式，分别为筛管完井、洞穴完井、套管固井射孔完井，同种井型下，对比三种不同完井方式，可得出其钻井工艺技术均相同，区别在于储层改造工艺不同。不进行储层改造的筛管完井对钻井工艺提出更高要求，需最大程度解除钻井液对储层渗透性的伤害，套管固井射孔完井改造方式不同点在于改造效果与储层自身条件。套管固井射孔完井较其他完井工艺会增加固井水泥浆对储层近井地带的渗透率伤害，但压裂规模与效果可控。洞穴完井对储层条件要求高，对钻井液污染较敏感。三种完井方式工艺对比见表1。

表1 三种完井改造试验表

2 不同完井方式产气效果对比

通过对比新疆大倾角多厚煤层三类不同完井方式的产气效果与影响因素分析，得出适宜新疆煤层特点的煤层气完井方式。不同完井方式产期情况见表2。

表2 不同完井方式对比表

2.1 洞穴完井

在研究矿区施工的FKQ-1井完井方式为空气动力造穴完井，井身结构如图2所示。

图2 洞穴完井示意图

2015年5月7日储层改造洗井作业结束后，于2015年5月7 日～8 日进行了连续产气流量观测，最大无阻产气流量达51.16m3/h(1227.84m3/d)，连续12小时观测无阻产气流量不低于36.49m3/h，产气流量观测曲线见图1。5月9日～12日进行了连续套压观测，套压达到0.71MPa。关井后瞬时无阻产气流量由29.78m3/h经历了70min很快上升到51.16m3/h，这一上升趋势应当由于受到井内产水的影响而终止，而随后的下降趋势比较缓慢。

图1 产气流量观测曲线图

从改造结果说明地层含气显示较好，但后期下泵作业前井内放空结束后抽采阶段产气量为0；根据改造过程中的观测数据计算，实际渗透率仅有 1mD 左右，同时新疆煤层大多为低阶煤，渗透性低，这也是直接决定本次储层改造达不到预期效果的主要因素。洞穴完井的适应性，再次得到印证，洞穴完井适用于高阶高渗透性碎粒煤质。地层破裂压力、地层倾角等地质因素均会影响改造效果。

同时工程条件也是制约效果的因素之一，煤储层空气动力改造在我国应用较少， FKQ-1 井也是新疆空气动力改造的第一口井， 但就空气动力改造技术本身而言，在设备配置、工艺技术等方面还存在很多需要改进和完善的地方，特别是在特厚煤层和高角度煤层中进行空气动力改造在国内外尚无经验借鉴， 这些也给本次作业带来很大影响。

2.2 筛管完井

研究区筛管完井三口井，分别为FSL-1、FU-H、FS-81井，其中一口顺煤层井，一口U型井，一口定向井。

(1)顺煤层井筛管完井(FSL-1)

该井临界解吸压力为3.11MPa，临储比0.79，均属于该区域较高水平，说明含气量较高。根据产水及流压降幅估算整体渗透性较差。渗透率差，煤层降压范围小是低产的主要因素。筛管完井无法通过工程手段对煤层进行增产改造，不适用于渗透率差的煤层。

(2)定向井筛管完井(FS-81井)

该井临界解吸压力为6.256MPa，临储比0.84，均属于该区域较高水平，说明含气量较高。降压线性系数为21；属于较高水平，说明整体渗透性较好。产气差的原因，筛管完井，未进行压裂，无法向远处扩压，解吸范围小；开发煤层太多，产水及产气层无法区分，干扰严重。

(3)定向井筛管完井(FSU-V井)

该井临界解吸压力为4.335MPa，临储比0.68，均属于该区域较高水平，说明含气量较高。无法计算降压线性系数，根据产水及流压降幅估算整体渗透性较差。产气差的原因，筛管完井，未进行压裂，无法向远处扩压，解吸范围小；

2.3 套管固井射孔压裂改造完井

采用套管固井射孔压裂改造完井的FSL-2井临近FSL-1井，地质条件相同，井型相同，均为顺煤层井，通过现场排采试验总体认识如下：

(1)该井临界解吸压力为5.114MPa，临储比0.59，均属于该区域较高水平，说明含气量较高。

(2)降压线性系数为5，整体渗透性中等。

(3)整体渗透性通过压裂改造大于FSL-1井，产气效果较好。

3 完井方式优选结果

本次完井方式研究均在同一区块进行，为同一目的煤层的相邻井，储层物性相同，钻井液体系相同，通过试验不同完井方式并对日产气量、总产气量、产气周期进行对比(见表2)，套管固井射孔压裂改造完井产气效果明显优于筛管完井与洞穴完井，压裂改造后的储层渗透率得到了明显提升，产气周期较长。

综上，通过对比同级别物性条件下洞穴完井，筛管完井，套管射孔完井三种不同完井方式下的产气效果得出适宜低煤阶低渗透煤层条件下的完井方式—套管射孔完井。研究结果可有效地指导研究区后期的煤层气勘探开发工作，矿区后期煤层气产能建设井型将以L型井为主，完井方式以套管固井射孔完井为主。