臨縣地區(qū)煤層氣固井技術(shù)研究

馬 巍，張艷萍，周 勍，劉佳琦

（1.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司第一固井分公司，河北任丘 062552；2.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司第二錄井分公司，河北任丘 062552)

臨縣地區(qū)煤層氣固井技術(shù)研究

馬 巍1，張艷萍2，周 勍1，劉佳琦1

（1.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司第一固井分公司，河北任丘 062552；2.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司第二錄井分公司，河北任丘 062552)

煤層與一般的油氣層相比，埋藏淺、微孔隙和裂縫發(fā)育，煤層的機械強度和空隙度低，易坍塌、易污染。對國內(nèi)外煤層氣井固井技術(shù)調(diào)研、分析和論證，找出煤層氣井固井難點，提出解決對策，設(shè)計出一套適合于煤層氣井固井水泥漿和工藝技術(shù)方案，達到有利于煤層氣井固井技術(shù)施工和提高煤層封固質(zhì)量的目的。

煤層氣井；固井；降失水劑；低密度水泥漿

1 概述

煤層氣是在煤層中一種非常規(guī)天然氣，它不僅熱值高，而且不污染環(huán)境，具有廣闊的應(yīng)用前景。我國的煤層氣資源十分豐富，預(yù)測全國有39個含煤盆地、67個聚煤單元，2 000m深淺的煤層氣資源量約為22.5×1012m3，但開發(fā)利用剛剛起步。加快煤層氣的勘探與開發(fā)，對于改善能耗結(jié)構(gòu)、緩和能源緊張狀況、減少環(huán)境污染具有重大意義。

2 煤層氣井固井的特點與難點

煤層氣產(chǎn)量低，可供開采的時間比較長，加上獨特的開發(fā)與開采方式，給固井設(shè)計與施工提出了更高的要求。固井質(zhì)量要高，層間封隔要好，而且要求固井施工對煤層的傷害要小。和一般油氣井相比，煤層氣井固井的特點與難點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）煤層埋藏淺，封固段長，注漿量大，替漿量少，頂替效率低，注水泥完畢即有一半體積以上的水泥漿進入環(huán)空。受設(shè)備及井下條件的限制，固井時根本打不到紊流頂替的排量。紊流頂替時環(huán)空返速高，摩阻大，在低壓易漏的井中甚至會壓漏地層，同時對水泥漿性能要求也比較高。

2）煤儲層壓力低，封固段長。由于煤層氣獨特的開采方式，因此要求全井封固，這兩口井封固段長在2 100～2 200m。由于封固段長，煤層空隙壓力梯度低，水泥漿密度比鉆井液密度高得多（鉆井液密度在1.10～1.20g/cm3）。固井過程中水泥漿密度高或施工不當，易形成高的過平衡壓力，固井過程中很容易漏失。一方面水泥漿低返，影響封固質(zhì)量；另一方面水泥漿滲入煤層，對煤層造成大面積的傷害。

3）水泥漿配方設(shè)計困難。煤層氣井氣層段長，且氣層活躍，低密度井段較低的井下溫度容易造成水泥漿早期強度低或者長時間不凝固。

4）煤層易受到傷害，保護煤層的難度大。煤儲層滲透性低，屬于低滲儲層，任何環(huán)節(jié)的污染都會對煤層造成永久性的傷害。鉆開煤層后，甲烷氣從煤的內(nèi)表面解吸、擴散，通過裂縫流到井內(nèi)。煤層的孔隙和裂縫一旦受到損害，其損害程度比常規(guī)油氣層嚴重得多，不僅使氣體的滲流通道受損，而且還會影響甲烷氣的解吸過程。固井過程中如果環(huán)空的液柱壓力高，水泥漿的失水量大，水泥漿性能差或施工不當，很容易對煤層造成傷害。

3 固井技術(shù)對策研究

3.1 改善水泥漿性能

滿足煤層氣井固井要求的水泥漿體系，要求低溫快凝、低失水、漿體穩(wěn)定性能好、稠度適宜，同時對煤層的傷害小。高密度水泥漿體系選用低溫降失水劑配合堵漏劑等，很好地控制住失水，穩(wěn)定性好，并且有一定的堵漏作用。低密度水泥漿體系采用水泥與粉煤灰二合一體系，配合微硅、降失水劑、堵漏劑等，提高了水泥石的早期強度，并且具有失水小，流變性穩(wěn)定性好的特點。

3.2 采用合適的固井技術(shù)措施

煤層氣固井一方面要求能保證固井質(zhì)量，另一方面要求對煤層的傷害小，有利于保護煤儲層，經(jīng)過認真分析煤層氣井的特點及煤儲層的特性后，固井時采取了以下技術(shù)措施：

（1）采用低失水、高強度、穩(wěn)定性好的三凝低密水泥漿配方，形成明顯的水泥漿梯度。

（2）采用特制隔離液體系，隔離液與水泥漿、鉆井液的相容性好，并有利于沖洗、稀釋鉆井液。

（3）注水泥及替量過程中，控制環(huán)空返速在1.0m/s以上。

（4）采用綜合固井技術(shù)，將影響固井質(zhì)量的因素進行認真考慮，爭取將影響固井質(zhì)量的每一項因素都減小到最低限度。

4 施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)

4.1 SJB-03井施工數(shù)據(jù)

SJB-03是一口勘探評價井，完鉆井深2155m，下139.7mm套管，套管下深2142.47m，煤層頂界1441m，煤層底界2058m，泥漿比重1.15g/cm3，粘度55s。固井時注前置液10m3，注低密度水泥漿50m3，平均密度1.52g/cm3；注高密度水泥漿28m3，平均密度1.86g/cm3，返速控制在1.0m/s以上，碰壓20mpa，放壓至0MPa，確認碰壓，敞壓候凝，48h后測井，經(jīng)過綜合評價，固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)。

4.2 TB-08井施工數(shù)據(jù)

TB-08是一口生產(chǎn)井，完鉆井深2165m，下139.7mm套管，套管下深2 152.03m，煤層頂界1 495m，煤層底界2 075m，泥漿比重1.20g/cm3，黏度60s。固井時注前置液10m3，注低密度水泥漿48m3，平均密度1.53g/cm3；注高密度水泥漿28m3，平均密度1.87g/cm3，返速控制在1.0m/s以上，碰壓20MPa，放壓至0MPa，確認碰壓，敞壓候凝，48h后測井，經(jīng)過綜合評價，固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)。

5 結(jié)束語

煤層氣井固井時應(yīng)根據(jù)煤層的壓力情況，設(shè)計合理的固井工藝及水泥漿體系。保證固井質(zhì)量要與降低煤層的傷害相結(jié)合，嚴格控制水泥漿的性能。控制水泥漿的液柱壓力，實現(xiàn)近平衡壓力固井，降低固井作業(yè)對煤層的傷害是目前煤層氣井固井的主要研究方向。

Study on Coalbed Methane Cementing Technology in Linxian Area

Ma Wei，Zhang Yan-ping，Zhou Qing，Liu Jia-qi

The coal seam has shallow mechanical strength and porosity，which is easy to collapse and easily pollute when compared with ordinary oil and gas reservoirs.Based on the research，analysis and demonstration of the coalbed methane well cementing technology at home and abroad，the cementing difficulties of coalbed methane wells are found out and the countermeasures are put forward.A set of cement slurry and process technology scheme suitable for coalbed methane wells are designed to achieve coalbed methane well cementing Technical construction and improve the quality of coal seam sealing purposes.

coalbed methane well；cementing；loss reducing agent；low density cement slurry

TE964

A

1003–6490（2017）11–0086–01

2017–08–27

馬巍（1986—），男，河北任丘人，工程師，主要從事固井工程工作。