開發低煤階煤層氣的徑向水平井技術

李東鵬（國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心，天津 300304）

開發低煤階煤層氣的徑向水平井技術

李東鵬（國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心，天津 300304）

低煤階煤層氣的開發由于受其儲層特點、開發技術、施工作業等各種因素的影響，長期以來開發效率一直較低。為提高低煤階煤層氣開發效率，提高煤層氣井產量，本文在簡要分析低煤階煤層氣的特點之后，對徑向水平井技術的技術特點及其在低煤階煤層氣開發中的應用進行了詳細論述。

低煤階；煤層氣；徑向水平井技術；應用

在我國高中低煤階煤層氣所有資源儲備中，低煤階煤層氣資源量約占40%，是三種煤階中占有比例最高的，擁有非常廣闊的勘探前景與開發潛力。在今天全球能源匱乏的背景下，提高低煤階煤層氣開發效率，改進開發技術，對提高煤炭資源產量，提高煤炭資源利用率，緩解能源供需矛盾具有十分重要的現實意義。這就需要使用徑向水平井技術來開發低煤階煤層氣資源。

1 低煤階煤層氣的特點

低煤階煤層氣主要具有儲層壓力低、滲透性較高、煤巖強度低、密度小等特點。低煤階煤層氣儲層壓力低的特點使得其在開發過程中很容易受到外來流體的污染，即使儲層壓力較高也一般不會超過1MPa/hm。我國最典型的低煤階煤層氣區塊是阜新劉家區塊，中間層、太平層壓力分別為0.831MPa/hm、0.971MPa/hm，兩者都不超過1MPa/hm［1］。低煤階煤層氣割理一般較為發育，滲透性較高，在鉆完井及儲層改造等施工過程中極易出現濾失量大、漏井等不良現象，嚴重影響煤層氣井產量與開發效果。較之高中煤階煤層氣，低煤階煤層氣的機械強度普遍偏低，體積密度、彈性模量也較小，這一特點使得其在施工時容易出現巖壁塌落等危險情況，影響氣井正常作業。整體而言，低煤階煤層氣的諸多特點都在不同程度上增加了其開發的難度。

2 徑向水平井技術的技術特點與優勢

以水力噴射徑向水平井技術為例，對徑向水平井技術的技術特點進行說明。利用該項技術對低煤階煤層氣資源進行開發時，通過在煤層部位實施套管開窗，借助高壓水的射流噴射作用在煤層巖壁不同方位破出多個小型水平井眼，使待開發煤層形成通道網絡結構形式，以便在小直徑垂直井段中實現從垂直向水平的轉換，從而確保水平井眼精確的進入目的層，進而實現對低煤階煤層氣的高效開發［2］。

徑向水平井技術作為一種新型煤炭資源開發技術，與其他技術相比不需要鉆壓與鉆桿旋轉，且適應性強，可以替代多種開發方法對煤層氣井進行開發。同時，徑向水平井技術還具有進入目的層準確性高，避免因施加鉆壓困難所帶來的一系列問題，減少井下事故發生，提高煤層氣井開發效率與產量等優勢。

3 徑向水平井技術在低煤階煤層氣開發中的應用

從理論層面分析，徑向水平井技術具有的多種優勢可以有效改善低煤階煤層氣井的作業環境，提高煤層導通能力，減小流體流動摩擦阻力，實現增產目標。從國內外現有實踐應用效果層面來看，徑向水平井技術在低煤階煤層氣井中的應用切實提高了煤層氣井的產水量與氣產量，并克服了傳統技術帶來的諸多問題［3］。而且通過對低煤階煤層氣井施工現場的觀察分析，都表明徑向水平井技術在低煤階煤層氣開發中的應用是切實可行的。下面本文將通過一個具體應用實例來進一步說明徑向水平井技術在低煤階煤層氣開發中的應用及所取得的成果。

某地區低煤階煤層礦井儲層壓力與滲透率較低，且部分氣井受鉆井液、煤粉等物質污染，開發效率低，產量不高。為改善這一狀況，決定采用水力噴射徑向水平井技術來開發這些煤層氣井。鑒于不同氣井水平井施工目的層不同，煤層控制厚度不同，所以對于水力噴射的井深也不相同，對以中間層為目的層的氣井水力噴射徑向水平井施工，當噴射深度在669.5至789.5m之間時，水平井眼部署在垂直于北東方向面割理的8個方向上，且所有井眼全部部署完畢后即可開始高壓噴射水平井眼施工［4］。對于以中間層為目的層的徑向水平井施工，當煤層噴射深度在789.8m至935.96m之間時，水平井眼部署在垂直于面割理的4個方向上破巖15個井眼。

在水力噴射徑向水平井技術的應用下，這些煤層氣井的開發效率均有了明顯的改善。8個井眼的水平井施工，水力噴射后較之前產水量與日氣產量均有一定幅度提高，如產水量從原來的2m3/d提升至當前的7m3/d。15個井眼的水平井施工，產水量較之前有小幅提高，而氣產量較之前有明顯提高，由原來的360m3/d提升至當前的2650m3/d。可見，徑向水平井技術在低煤階煤層氣開發中的應用可以有效改善煤層氣井的產量與開發效率［5］。

4 結語

綜合而言，徑向水平井技術是一種有效的煤層氣井開發技術，在低煤階煤層氣開發中有著廣泛的應用，相比于其他技術該技術具有多種優勢，對增加煤層氣井產量具有重要作用。隨著低煤階煤層氣資源勘探的不斷進行，我國應加大對徑向水平井技術的應用力度，并對該技術進行不斷的改進創新，促進徑向水平井技術優勢充分發揮。

［1］鮮保安，夏柏如等.開發低煤階煤層氣的新型徑向水平井技術［J］.煤田地質與勘探，2010，04：25-29.

［2］梁壯，葛勇等.水力噴射徑向水平井技術在煤層氣開發中的應用［J］.遼寧工程技術大學學報（自然科學版），2011，03：349-352.

［3］劉慶昌，馮文彥，于文軍等.沁水盆地南部煤層氣田勘探開發技術探索與認識［J］.天然氣工業，2011，11：6-10+117-118.

［4］白建梅.樊莊煤層氣多分支水平井開采技術跟蹤研究［D］.中國石油大學，2009.

［5］秦勇，袁亮，胡千庭等.我國煤層氣勘探與開發技術現狀及發展方向［J］.煤炭科學技術，2012，10：1-6.