??????? 2.1.2　僅煤層段采用氣體鉆井　在黑勇士盆地部分區(qū)塊的煤層氣開發(fā)實踐中，上部地層采用清水為主的鉆井液，煤層段采用以空氣或泡沫為循環(huán)流體的欠平衡鉆井作業(yè)。這樣可以使煤層段以上的地層減少井塌、地層出水等因素對鉆井施工的影響，使目的煤層得到最有效的保護(hù)，即使目的煤層較為破碎也不影響作業(yè)的成功。其缺點是需要在打開煤層前進(jìn)行鉆井介質(zhì)及工藝方法的轉(zhuǎn)換，增加了氣體設(shè)備和一些專用材料的投入。如果存在多個目的煤層，可以在鉆到最上部煤層前轉(zhuǎn)換成空氣鉆井，以使煤層得到最大的保護(hù)。?????????????????????
??????? 3 鉆井時保護(hù)煤儲層的主要技術(shù)措施煤儲層特征顯示開采煤層氣產(chǎn)量的影響因素較多, 在地面鉆井中選用的鉆進(jìn)方法及工藝對勘探煤層氣及保護(hù)儲層較為重要, 一般采用欠平衡鉆進(jìn)工藝。鉆井液使用低密度、低粘度、低失水量、中性pH 值及低固相含量的鉆井液。固井采用低密度、低上返的固井技術(shù)。這不僅對煤儲層具有一定的適應(yīng)性, 也保護(hù)了煤儲層的滲透性。
??????? 雙壁鉆桿空氣-液體循環(huán)鉆井技術(shù)是把壓縮空氣沿內(nèi)外鉆桿之間的環(huán)狀間隙壓向預(yù)定位置, 提高其上部鉆井液上返速度, 降低井內(nèi)鉆井液壓力, 以實現(xiàn)平衡或欠平衡鉆進(jìn)。它是利用空氣對井內(nèi)鉆井液實現(xiàn)氣舉上返推動作用, 降低井內(nèi)泥漿的壓力, 減少對儲層的壓力侵害, 間接的降低了泥漿的比重。有利于煤儲層保護(hù), 特別是對水敏性、低壓、低滲透等復(fù)
??????? 雜煤儲層的保護(hù)?？諝鉂摽族N鉆進(jìn)技術(shù)是一種以壓縮空氣作為動力介質(zhì), 驅(qū)動潛孔錘工作的欠平衡鉆井工藝, 壓縮空氣兼作洗井介質(zhì), 把巖屑攜帶出地面。在水文地質(zhì)條件允許的情況下應(yīng)用空氣潛孔錘鉆進(jìn)工藝可以提高生產(chǎn)效率和錄井質(zhì)量, 同時能維護(hù)或改善煤儲層滲透性, 減少對環(huán)境的污染?？諝鉂摽族N鉆進(jìn)工藝參數(shù)主要包括軸向壓力(kN)、回轉(zhuǎn)速度(r/min)、沖擊功(kg.m)、沖擊頻率(次/min)。在不同硬度的巖石中鉆進(jìn), 參數(shù)的選擇差異較大, 鉆進(jìn)硬度小的巖石時, 鉆進(jìn)參數(shù)應(yīng)主要滿足回轉(zhuǎn)切削碎石的要求; 鉆進(jìn)堅硬但膠結(jié)不好的巖石時, 鉆進(jìn)參數(shù)應(yīng)滿足沖擊碎石的需要, 以形成體積破碎; 鉆進(jìn)堅硬致密的巖石時, 鉆進(jìn)參數(shù)應(yīng)滿足沖擊和回轉(zhuǎn)兩種碎巖作用?？諝鉂摽族N鉆進(jìn)采用空氣或空氣泡沫作為鉆井
??????? 液, 井內(nèi)的鉆井液壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于儲層的地層壓力, 有效防止或杜絕巖屑顆粒、固相顆粒進(jìn)入儲層, 改善和保護(hù)了儲層滲透性。在山西沁南煤層氣田的地面勘探 中 使 用 美 國 Schumm 公 司 生 產(chǎn) 的 車 載 頂 驅(qū)T685WS、TWD130 鉆機施工 50 多口井, 單井平均建井周期為 6.5d。揭開煤儲層后 4h 完鉆, 在地層水較大時通過注入泡沫劑, 降低了井內(nèi)液柱壓力。空氣潛孔錘鉆進(jìn)工藝因為鉆井效率高, 儲層裸露時間短, 有效的保護(hù)了儲層。
??????? 3　國內(nèi)煤層氣井氣體鉆井應(yīng)用推廣方案
??????? 我國中部和西部煤層氣資源豐富，山西的沁水盆地和內(nèi)蒙的鄂爾多斯盆地是我國煤層氣資源量最大的兩大盆地，超過 10 萬億 m3，埋深 1500 m 以淺煤層氣資源占 60%，有利于煤層氣的勘探和開發(fā)。對比美國黑勇士和圣胡安盆地與我國沁水盆地和鄂爾多斯盆地地質(zhì)情況，總體上我國的煤層氣儲層具有低壓、低滲的特點，而且煤層大多不含水或弱含水，為開展空氣鉆井或泡沫鉆井提供了很好的地質(zhì)條件。根據(jù)我國煤層氣的賦存特點，可以考慮以下鉆井方式。
??????? 3.1　常規(guī)鉆井 + 氣體鉆井
??????? 主要思路是采用常規(guī)鉆井液鉆井和氣體鉆井相結(jié)合的方式，同時完成洞穴完井。在煤層上部的層段采用常規(guī)鉆井液完成，鉆到煤層段時轉(zhuǎn)換為氣體鉆井，然后進(jìn)行造穴完井。該方案適合鉆目的層只有 1 層的煤層，且煤層以上地層有地層水涌出，煤層段易破碎。需要補充的是，不是所有煤層都屬于特破碎，但是都應(yīng)該進(jìn)行煤層段的擴(kuò)眼作業(yè)，提高裸眼段井壁穩(wěn)定。
??????? 3.2　全過程氣體鉆井
??????? 3.2.1　基于洞穴完井的全過程氣體鉆井　該方案主要針對地層出水量小，目標(biāo)煤層超過一層的煤層氣開發(fā)。這種模式與常規(guī)氣體鉆井并無顯著的差別，但是在隨后的固井完井過程中，有可能再次傷害煤層。所以，該方案重點是在固井過程，有條件可以采用繞煤層固井技術(shù)，從而實現(xiàn)真正意義的保護(hù)煤層。對于目標(biāo)煤層多且出水量大的井，如果采用全過程
??????? 氣體鉆井來提速和保護(hù)儲層的話，只有犧牲部分煤層，保護(hù)最大目標(biāo)煤層，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)開采。
??????? 3.2.2　基于注重提速的沖擊回轉(zhuǎn)鉆井　該方案主要針對所鉆地層較硬、煤層較淺地區(qū)，當(dāng)然還是要滿足氣體鉆井的使用條件為前提。如果所鉆地層較軟，則需要及時轉(zhuǎn)換為常規(guī)的三牙輪鉆頭鉆進(jìn)。空氣錘鉆頭在硬脆性地層能獲得最好的應(yīng)用效果，另外空氣錘鉆進(jìn)主要依靠頻繁的“捶擊”破巖，并不需要加多大的鉆壓，因此，在表層或較淺的層段都有良好的使用效果。
??????? 總體上看，以上方案都可以最大化地保護(hù)煤層不受傷害，但需要的鉆井周期比一般的氣體鉆井要長，同時對空氣 / 氣體鉆井相關(guān)設(shè)備要求較高，比如增壓機、空壓機、車載鉆機等。對于煤層氣開發(fā)的快速發(fā)展階段，應(yīng)該著重從以上方案的基本思路出發(fā)，完善設(shè)備配套，加快多種鉆井方式的試驗完善。
??????? 4 結(jié)論和建議
??????? 煤層氣產(chǎn)業(yè)是繼煤炭、石油、天然氣之后的戰(zhàn)略性“接替資源”, 具有很大的開發(fā)和利用潛力, 煤層氣鉆井技術(shù)要適應(yīng)煤儲層特征, 在鉆探技術(shù)不斷成熟的基礎(chǔ)上, 應(yīng)大力開發(fā)欠平衡鉆井技術(shù), 應(yīng)用空氣潛孔錘鉆井技術(shù)、并加強對保護(hù)煤儲層的鉆井液的研究。
??????? (1)氣體鉆井本身還存在一定局限性。如? 能? 用氣體鉆井的巖性類型是有限的,較老的、壓實的巖石最適合進(jìn)行氣體鉆井,而欠壓實的巖層不太適合進(jìn)行氣體鉆井;目前不能用氣體鉆含硫化氫地層,缺乏在欠平衡狀態(tài)下鉆含硫地層的工藝和裝備;應(yīng)根據(jù)地層含水量多少適時轉(zhuǎn)換鉆井介質(zhì)。所以在決定是否選用氣體鉆水平井時,必須進(jìn)行技術(shù)、安全評估和經(jīng)濟(jì)評估。
??????? (2)氣體鉆水平井還存在一些技術(shù)瓶頸。如在井眼軌跡控制方面,由于缺乏適用于氣體鉆井的測量工具和經(jīng)濟(jì)的導(dǎo)向系統(tǒng),薄油層不能使用氣體進(jìn)行鉆井。因為在較薄地層中鉆進(jìn)時,需要很多次的馬達(dá)校正,削弱了經(jīng)濟(jì)實用性。以及由于水平井段摩阻的存在,限制了水平井氣體鉆井的長度;水平井段清潔難,限制了氣體水平井鉆井的效率。所以應(yīng)加強氣體鉆水平井配套工具和工藝的研發(fā)。
??????? （3）若采用氣體鉆井打開煤層而又必須下套管的話，建議采用繞煤層固井，從而實現(xiàn)鉆井完井全過程的煤層保護(hù)，以實現(xiàn)最大的開采價值。
??????? （4）在地層出水量較大不能使用空氣鉆井時，可以適時轉(zhuǎn)化為霧化鉆井或泡沫鉆井。因為泡沫攜巖和處理地層水的能力較強，同時具有良好的保護(hù)井壁的能力。
??????? （5）對于我國煤層氣開發(fā)而言，應(yīng)加強常規(guī)鉆井和氣體鉆井相結(jié)合，同時考慮基于洞穴完井的全過程氣體鉆井和基于提速的空氣錘鉆井技術(shù)，還應(yīng)加強對氣體鉆井相關(guān)設(shè)備的配套和開發(fā)。
???????
??????? 參考文獻(xiàn)：
??????? ［1］　STEPHEN D, SCHWOCHOW. CBM: Coming to a BasinNear You［J］. Oil and Gas Investor, 2002（12）: 12-16.
??????? ［2］　鄭學(xué)濤，趙玉珍 . 赴美國考察煤層氣開發(fā)與利用情況介紹［J］. 煤礦設(shè)計，1997，28（3）：46-51.
??????? ［3］　GRAVES S L, NIEDERHOFER J D, Beavers W M. Acombination air and fluid drilling technique for zones of lostcirculation in the black warrior basin［R］. SPE 12873, 1986.
??????? ［4］　REEVES S R, ONEILL P J. Preliminary results from thebroadmeadow pilot, project Bowen basin Australia［R］.The University of Alabama/Tuscaloosa, 1989-04.
??????? ［5］　馬永峰 . 美國西部盆地煤層氣鉆井和完井技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2003，25（4）：32-34.
???????