煤层气开发钻井压裂技术_中国煤炭行业知识服务平台

煤层气开发钻井压裂技术

来源：《煤炭科学技术》2016年第5期

煤层气（煤矿瓦斯）是一种赋存于煤层及煤系中的烃类气体资源，国家高度重视煤层气开发利用，出台了一系列扶持政策，促进了煤层气开发利用事业的快速发展。据统计，全国煤层气产量由2005年的23亿m³增加到2015年的180亿m³，其中地面开发量由2005年的0.3亿m³增加到2015年的44亿m³，井下抽采量由2005年的23亿m³增加到2015年的136亿m³。与此同时，煤矿瓦斯事故起数由2005年的414起下降到2015年的45起，瓦斯事故死亡人数也由2005年的2171人减少到2015年的171人。为及时系统性地报道一批具有代表性的前沿性、创新性的煤层气开发工程技术，我刊邀请业界知名专家、高级技术人才撰稿，组织开辟了“煤层气开发钻井压裂技术”专题，总结和凝练了一系列煤层气开发企业、科研院所、高等院校以及技术工程服务企业近年来在煤层气钻完井技术、压裂增产改造技术、排采技术等工程技术方面取得的创新性成果，以期有效地促进我国煤层气的开发利用，进一步改善煤矿安全生产条件。在此，特别感谢张遂安教授、汤达祯教授在专题组稿、约稿方面给予的大力支持和帮助，同时对各位作者积极为本刊撰稿表示衷心感谢。

行业视野: 煤层气
类别; 83个
关键词; 84位
专家; 22篇
论文; 20416IP
点击量; 27694次
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煤层气多分支井地质导向技术应用分析

作者(Author)：申瑞臣, 闫立飞, 乔磊, 孙清华

摘要：为提高煤层钻遇率,基于现场地质导向要求及技术难点,总结出较为系统的煤层多分支井地质导向原理及方法。分析了着陆段和水平段的导向技术,建立了地质导向工作流程和实时跟踪调整的导向方法,提出了煤层气多分支井中的地质导向技术。通过在郑庄区块郑0A-1H井的应用实例,验证了煤层气多分支井地质导向方法的适用性和应用效果,2次成功调整井眼轨迹,使已钻出底板的井眼重新钻入煤层,顺利完钻,钻井总进尺达到5 257 m,煤层段总进尺3 673 m,煤层钻遇率达85.14%。对该区多分支井的地质导向技术具有一定指导意义。

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2016年第05期

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煤层气短水平段径向钻井压裂技术及应用

作者(Author)：张守仁, 胡彦林, 李贵川, 谭威, 李健, 高泽江, 张钟浩

摘要：为了有效避免煤储层垮塌,减小对煤储层污染程度,提高煤层气短水平段径向钻井压裂技术开发效果。在沁水盆地北部七元矿区块应用短水平段径向分支钻井技术,该径向钻井压裂技术将煤层分为n个施工层位,每个施工层位均钻进4个短水平段径向分支,同一施工层位相邻径向分支的方位角相差π/2,相邻施工层位对应径向分支的方位角相差π/(2n),水平段径向分支长度约为100 m,钻进过程中采用清水高压喷射的方式钻进,钻进结束后对各个施工层位的径向分支进行整体合压。结果表明,该技术能使煤层气井见气时间缩短、产气量较高,并能有效沟通煤层天然裂隙,增大煤层泄气面积,降低煤储层污染程度,避免煤储层垮塌,可为煤层气开发提供一条新的有效增产途径。

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煤层气水平井注氮增产改造技术

作者(Author)：李贵川, 张锦虎, 邓拓, 马成明, 张奇, 宋大伟

摘要：针对七元煤矿低孔、低压、低含水饱和度、高变质程度的煤储层特点和筛管完井煤层气解吸困难情况,为了实现瓦斯治理与煤层气共同开发的需要,探索出一套煤层气水平井筛管完井下的注氮增产改造技术。利用顶替排液、氮气驱替、憋井放喷3种氮气改造模式的不同特点,实施多次"注氮-憋压-放喷"作业,通过注氮改造可以清除近井污染,沟通煤层割理裂隙,改善井筒远处煤层渗透率,建立单相气体渗流通道,实现煤层气高效开发的目的。结果表明:七元煤矿5组水平井实施注氮增产改造技术后,单井日产气量提高3~20倍,实现了单井产量的突破。

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沁水煤层气田郑庄区块二次压裂增产技术研究

作者(Author)：张建国, 刘忠, 姚红星, 张聪

摘要：郑庄区块投入开发后存在部分低产井,主因是首次压裂工艺技术不适应低渗透、复杂高阶煤储层特性所致,为了提高该区块开发效果,研究了与该区块煤储层特性相适应的二次压裂增产技术。通过开展煤储层特性判别、二次压裂增产机理研究、改变压裂施工思路等工作,建立了适应不同煤储层特性的4种增产技术,并进行了80口井的现场应用。应用结果表明:低渗透煤层、构造软煤、大裂隙煤层实施二次压裂增产技术后,形成了新的人工裂缝或人工缝网,煤储层渗透率得到改善,能够提高低产井产气量,单井平均日增气650 m~3/d以上,该技术解决了郑庄区块低产井问题,对同类型煤层气田提高开发效果提供了参考。

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2016年第05期

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无杆泵排采技术在沁水煤层气田的应用

作者(Author)：梅永贵, 郭简, 苏雷, 姚红星, 张全江, 崔建斌, 蔡华, 覃蒙扶, 杜慧让

摘要：针对有杆举升工艺在大斜度煤层气井排采中无法应用的问题,提出了无杆管式泵和射流泵无杆举升工艺技术,并在沁水煤层气田进行了应用;2种工艺均采取中心管的管柱结构,通过地面设备将水变成高压动力液,以高压水代替抽油杆作为驱动介质,实现排液。现场应用无杆管式泵排采8口井,射流泵排采2口井,最大下泵深度达到1 360.4 m,最大倾角达到90.88°,2种工艺井筒均加装气锚防止窜气影响,优化了地面排采设备,降低了故障率,杜绝了杆管偏磨问题。结果表明:2种无杆排采工艺平均排采时率达到95%以上,运行平稳,实现了煤层气水平井连续稳定排采。

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水力喷砂射孔技术在煤层气开发中的应用

作者(Author)：袁玉, 赵金, 曹立虎, 胡亚斐, 任勇

摘要：针对煤层气井水力喷砂射孔过程中出现的喷嘴堵塞、喷嘴反溅严重、寿命低、无法形成有效射孔孔眼的问题,研究了不同孔径喷射器水力参数的影响因素。通过对喷嘴水力参数和结构的优化,设计了新型的喷射器,并改进了现有水力喷砂射孔工具组合。结果表明:在规格4(个)×6 mm喷射器、排量1.4 m~3/min、砂比8%、泵压50 MPa的条件下,15 min内可以将井下5.5英寸(140 mm)厚的套管射穿;所优化的喷嘴和工具组合解决了以往施工过程存在的喷射器喷嘴堵塞、抗反溅能力差以及以往水力喷砂射孔孔眼验证问题,实现了喷砂射孔环空压裂的一体化,缩短了煤层改造的时间。

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煤层气水平井井筒煤粉迁移规律试验研究

作者(Author)：崔金榜, 李沛, 马东民, 李智, 张渴, 孟凡圆

摘要：为研究煤层气水平井井筒煤粉迁移特征及规律,有效控制煤粉产出,开展了多相流驱替状态下的水平圆管煤粉迁移物理模拟试验。通过调节流量、控制压差的方式,分析了不同粒径大小的煤粉在不同圆管倾角下的迁移特征及规律。结果表明:生产条件下井筒流态以紊流为主,应重点研究了雷诺数为4 000~6 000下的流态;两相流煤粉迁移模式为滑动、滚动、层移和悬移,三相流煤粉迁移主要受不同流型的影响;煤粉迁移模型表明煤粉迁移制约因素主要有流量、流型(气液比)、煤粉粒径、管道倾角和压差。综上认为,钻井阶段选择合适造斜点,控制井斜角变化;考虑煤粉性质及排采阶段变化,适时调整排水强度和井底压降,有效控制井筒流态,可保证井筒内煤粉适度产出。

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马壁区块复杂结构煤体的煤层气绒囊钻井液研究

作者(Author)：郑力会, 刘俊英, 滑志超, 李宗源, 张峥

摘要：为解决马壁区块煤层气钻井漏失、井壁失稳和气侵等成井难题,通过室内对比试验,测定了注3种不同钻井液的煤岩单轴抗压强度,及其封堵煤岩后其承受液压力的大小。试验研究结果表明:注氯化钾溶液、低固相聚合物钻井液可使煤岩强度分别降低19.2%、11.5%,注绒囊钻井流体则能提高38.4%,并且注绒囊钻井流体封堵煤岩后承受液压力达20 MPa以上,注氯化钾溶液和低固相聚合物钻井液,其液压力分别为1.61、8.04 MPa,证明绒囊钻井流体防塌防漏能力强。现场应用结果与室内试验结果一致,煤层气绒囊钻井液满足稳定井壁和防漏堵漏要求,结合增加维护次数、减少单次维护数量的施工工艺,解决了马壁区块煤层气钻井难题。

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