淺談煤層氣井固井存在的問題及技術措施

溫曉桐

（山西省地質礦產研究院，山西 太原 030001）

煤層氣產生于煤層形成過程中，其中甲烷的含量占據了煤層氣的絕大部分，因此，煤層氣是一種可再生的清潔能源。我國煤層氣儲存量十分豐富，但是整體的抽采作業還處于起步狀態，與西方發達國家相比還有很大一段距離。其中一方面與國家的政策制度有關，另一方面與煤層氣抽采技術有關。近年來，我國大力鼓勵支持發展煤層氣開發有非常重要的政策支持。另外，由于煤層氣處于煤層間隙，在煤礦采煤過程中很難對煤礦工作層的氣壓進行平衡，因此，在對煤層氣進行抽采過程中還面臨著諸多問題，還有許多技術問題有待解決。

1 煤層氣介紹

煤層氣又被稱為“瓦斯”，通常產生于煤炭產生過程中，據相關數據顯示，從泥炭發展到無煙煤的整個過程中，每噸煤都會釋放產生出高達50~300立方米的煤層氣，煤層氣中含量最多的組成成分是甲烷，是一種可再生的清潔能源。據相關統計，我國煤層氣的存儲量達到36.8萬億立方米，還有許多煤層氣資源還正處于勘探狀態。此外，煤層氣的抽采對于保護生態環境、提高社會經濟效益具有直接的影響力。

隨著我國煤炭工業不斷進步，加上國家相關政策的支持力度不斷增大，整體礦采規模逐漸增大。但是我國煤層氣抽采的整體效率卻很低、利用率也特別低，我國煤層氣產業需要在抽取和利用的整個階段的廣度和深度方面都有待發展。

2 煤層氣井固井中存在的問題

2.1 煤儲層和煤層氣井特點

由于煤儲層中煤層之間的空隙壓力梯度小于0.01MPa/m，煤層所能承受的壓力相對較小，其整體的機械穩定性比較差，極易受到壓縮、擴張等變化，在受到外力作用時，非常容易出現煤層的坍塌，造成不良的后果；此外，煤儲層中的孔隙并不是單一性的孔隙，通常是由基質孔隙和裂紋孔隙組成的雙孔隙系統，正是由于這些孔隙，使得煤礦出現不連續的煤層分布，但是與此同時，正是由于煤層之間的孔隙使得煤層之間很容易出現滲透現象；還有，煤層氣與天然氣、石油等其他礦物質資源有著很大的不同，煤層氣埋藏的深度比較淺，經常以一種游離的狀態吸附于煤層之間的空隙中，而且在對煤層氣進行抽采過程中需要先進行抽水作業，降低煤層的壓力，降壓后的煤層氣才能通過管道滲流到井筒中，在對煤層氣進行存儲時，還需要對抽采出來的煤層氣通過加壓封存。

2.2 煤層氣井固井的難點

2.2.1 由于煤儲層所處的位置相對較淺，煤層氣距離地面的深度相對較淺，因此，在對煤層氣井進行固井作業時，煤層氣井的深度也不高，由此造成煤層氣井固井作業時使用的混凝土、水泥漿等固井材料相對較少，最終造成整個固井的牢固性不強；

2.2.2 由于煤儲層內煤巖層的地質特點，煤層相對光滑，結構也不規整，因此造成整個固井過程中泥漿的膠結和固定變得非常困難；

2.2.3 由于煤儲層所處深度不深，因此煤層處壓力性對較低，加上煤層之間空隙間隙等原因，使得煤儲層內部煤層氣的壓力相對較低，但是內部壓力很不穩定，很容易造成煤儲層的坍塌，所以在進行煤層氣井的固井作業時，對施工方提出了更高的施工要求；

2.2.4 由于煤儲層內壓力較低，煤層氣井相對較淺，內部溫度較低，使得煤儲層控制內部失水比較難，由于溫度原因，水泥漿等固井材料很難進行凝聚，如果在施工材料中添加促凝集來加速水泥漿的水化速度，又會對煤儲層整體的失水性造成影響；

2.2.5 對整個煤儲層的煤層氣井進行固井作業對于保護整個煤礦安全，保證煤層的穩定，保護周邊環境具有非常重要的意義，因此，對煤層氣井固井作業的施工要求很高。

3 煤層氣井固井技術措施

3.1 為了解決煤儲層深度較淺、壓力較小、溫度較低等情況下造成的煤層氣井固井困難程度與施工要求較高的矛盾，需要對煤層氣井固井作業的固井施工材料進行優化。采用低密度水泥漿，建立健全滿足煤儲層施工要求的混凝土、水凝漿等建材體系，采用先進的建材制造工藝，通過添加相應的添加劑，在保證施工材料滿足施工要求的前提下，對施工材料的密度、硬度、水凝性等進行優化；

3.2 相關研究機構應該積極采用國外較為先進的煤層氣井固井施工工藝手段，引進雙級固井技術、塞流頂替技術、超低密度固井技術等技術工藝手法，根據施工作業周邊環境的特點，因地制宜，采取合理的施工技術工藝，不斷完善煤層氣井固井技術手段，提高煤層氣井固井作業的整體質量。

4 結語

煤層氣的抽采對于緩解當今世界資源短缺有著非常重要的作用，對于我國建立資源節約型、環境友好型社會有著積極的影響，在我國相關政策的積極支持，相關研究機構的積極研究和更為先進的固井技術的支持下，未來煤層氣井固井技術將會更加完善，我國煤礦資源開發空間會更加明朗。

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