煤層氣參數(shù)井、排采井施工相關(guān)問(wèn)題探討

祁 斌 劉蒙蒙

(1.新疆煤田地質(zhì)局，新疆 830091；2.新疆煤田地質(zhì)局一五六煤田地質(zhì)局勘探隊(duì)，新疆 830091)

1 新疆煤層氣鉆井施工實(shí)踐

在新疆煤層氣勘查項(xiàng)目實(shí)施中，關(guān)于煤層氣參數(shù)井和排采井的施工，有單位采用“先施工小井徑參數(shù)井，再在參數(shù)井附近(或一定距離)新施工大井徑排采井(分開(kāi)施工)”的方法；有單位采用“直接施工大井徑井，目的層以上無(wú)心鉆進(jìn)，目的層取心鉆進(jìn)并做采樣化驗(yàn)和相關(guān)測(cè)試工作(合并施工)”的方法。

2 不同施工方案的統(tǒng)計(jì)參數(shù)

分別統(tǒng)計(jì)純參數(shù)井(小井徑)、純排采井、排采井兼參數(shù)井的施工周期，資金投入，鉆孔事故情況(數(shù)據(jù)基于直井井型)。

2.1 鉆井時(shí)間

(1)純參數(shù)井

表1 純參數(shù)井鉆井時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

從表1可以看出，孔深453～1200m完井總時(shí)間是21～90d，將孔深折算成1000m(未考慮孔深加深對(duì)施工速度的影響)時(shí)，鉆孔施工時(shí)間是46～92d，平均65d。日鉆井進(jìn)尺12～30m,平均20m。日鉆井進(jìn)尺隨孔深加深而減小。

(2)純排采井

表2 純排采井完井時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

從表2可以看出，孔深819～1237m排采井完井總時(shí)間是8.5～26.9d，將孔深折算成1000m(未考慮孔深加深對(duì)施工速度的影響)時(shí)，完井總時(shí)間是8.4～25.6d，平均15.3d。日鉆井進(jìn)尺46～228m,平均112m。

(3)排采井兼參數(shù)井

表3 排采井兼參數(shù)井鉆井時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

從表3可以看出，孔深771～1110m排采井兼參數(shù)井完井總時(shí)間是25.7～83.5d，平均50.7d。完井時(shí)間受天氣影響較大。試井單層時(shí)間在3～6d之間。取心段長(zhǎng)59～589m之間，日取心進(jìn)尺7～15m，平均10m。

2.2 預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)

單參數(shù)井和單排采井按照中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局《地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)》(2010年試用)執(zhí)行預(yù)算(表4)。

表4 不同井型預(yù)算基礎(chǔ)單價(jià)表

對(duì)于參數(shù)井兼排采井施工的預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)，《標(biāo)準(zhǔn)》未作明確規(guī)定。2016年煤層氣項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，有單位對(duì)參數(shù)井和排采井均單獨(dú)施工，有單位將排采井兼作參數(shù)井(對(duì)目的層段取心)。在實(shí)際設(shè)計(jì)審查時(shí)，預(yù)算專(zhuān)家對(duì)排采井兼參數(shù)井(目的層取心)均按純排采井預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)批復(fù)預(yù)算。對(duì)大井徑取心費(fèi)用未予考慮。

2.3 鉆孔事故

通過(guò)對(duì)上述統(tǒng)計(jì)資料分析可知：10口純參數(shù)井施工中，僅一口井(K-3井)出現(xiàn)孔內(nèi)故障，延誤工期5d；17口純排采井均未發(fā)生孔內(nèi)事故；13口排采井兼參數(shù)井施工，5口井發(fā)生孔內(nèi)事故，延誤工期10～16d。

在新疆后峽某煤層氣項(xiàng)目施工中，在以往煤田勘探深部，結(jié)合二維地震初步解釋成果，采用大井徑排采井兼參數(shù)井的方案施工TC-1井，孔深1700m，結(jié)果未鉆遇目標(biāo)煤層。

表5 不同井型事故統(tǒng)計(jì)表

3 相關(guān)規(guī)范符合性

《煤層氣鉆井工程質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)級(jí)規(guī)范》(NB/T 10003—2014)、《煤層氣資源勘查技術(shù)規(guī)范》(GB/T 29119—2012)、《煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范》(DZ/T 0216—2010)對(duì)排采井的技術(shù)指標(biāo)做出了明確規(guī)定，對(duì)參數(shù)井技術(shù)指標(biāo)未做規(guī)定，對(duì)排采井兼參數(shù)井的施工(合并施工)未置可否，僅《煤層氣資源勘查技術(shù)規(guī)范》(GB/T 29119—2012)7.2.5條寫(xiě)到“排采井可以在參數(shù)井的基礎(chǔ)上擴(kuò)徑完成”。

根據(jù)《煤層氣鉆井工程質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)級(jí)規(guī)范》(NB/T 10003—2014)，對(duì)于孔深小于1000m排采直井，要求全井最大井斜角不大于3°，水平位移不大于30m，全角變化率不大于1.4°/25m。在煤層氣項(xiàng)目施工實(shí)踐中，按照《規(guī)范》要求，排采直井采用單點(diǎn)測(cè)斜儀(定向井采用MWD定向儀器)，鉆井井斜均能滿(mǎn)足要求。但是對(duì)于排采井兼參數(shù)井的施工，由于取心段無(wú)法定向，鉆井井斜角和全角變化率無(wú)法保證。按照《規(guī)范》相關(guān)指標(biāo)要求，排采井兼參數(shù)井的施工技術(shù)指標(biāo)達(dá)不到相關(guān)質(zhì)量要求。會(huì)給后期排采帶來(lái)一定的影響。

在新疆煤層氣項(xiàng)目實(shí)施實(shí)踐中，為了節(jié)約成本，部分鉆井采用合并施工的方式。在鉆井質(zhì)量驗(yàn)收方面，排采井驗(yàn)收遵照《煤層氣鉆井工程質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)級(jí)規(guī)范》(NB/T 10003—2014)，參數(shù)井驗(yàn)收遵照《煤炭地質(zhì)勘查鉆孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(MT/T 1042—2007)。對(duì)于排采井兼參數(shù)井的驗(yàn)收，鑒于工作實(shí)際，目的層以上(不取心段)驗(yàn)收遵照《煤層氣鉆井工程質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)級(jí)規(guī)范》(NB/T 10003—2014)，目的層(取心段)驗(yàn)收遵照《煤炭地質(zhì)勘查鉆孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(MT/T 1042—2007)。

4 不同施工方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

4.1 分開(kāi)施工的優(yōu)缺點(diǎn)

(1)參數(shù)井可以先行施工，小井徑參數(shù)井對(duì)鉆機(jī)、場(chǎng)地要求相對(duì)較低，取心施工技術(shù)工藝成熟，鉆孔成孔率高；

(2)可以根據(jù)參數(shù)井采樣測(cè)試情況指導(dǎo)排采井部署決策。

(3)單獨(dú)施工排采井，成孔效率高，井身質(zhì)量有保證，快速鉆井可以?xún)?yōu)化鉆井液參數(shù)，減少鉆井液對(duì)儲(chǔ)層污染。

(4)以一定的井距分開(kāi)施工，可以加強(qiáng)煤層氣地質(zhì)控制程度。根據(jù)《煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范》對(duì)探明的(控制的)煤層氣儲(chǔ)量、探井井距達(dá)到附錄B的要求(不超過(guò)附錄B規(guī)定距離的2倍)。根據(jù)有關(guān)專(zhuān)家對(duì)《規(guī)范》的解釋?zhuān)瑢?duì)于規(guī)定要求的井距，可以是探井、參數(shù)井或排采井。如果預(yù)算對(duì)參數(shù)井和排采井的經(jīng)費(fèi)均予批復(fù)，則以一定井距分開(kāi)施工，可以加強(qiáng)煤層氣地質(zhì)控制程度，實(shí)際上也節(jié)約了成本。

4.2 合并施工的優(yōu)缺點(diǎn)

(1)在煤田勘探程度較高，目的煤層層數(shù)少(取心段短，100m左右)、深度厚度明確的礦區(qū)，一孔多用，可以獲取更多的煤層氣相關(guān)參數(shù)，在一定程度上，可以節(jié)約鉆井施工總成本。但這種優(yōu)勢(shì)局限在對(duì)煤層氣地質(zhì)控制要求不高的項(xiàng)目中(如煤層氣調(diào)查評(píng)價(jià)或普查項(xiàng)目中)。

(2)合并施工，由于參數(shù)取心、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大，易發(fā)生鉆井孔內(nèi)事故；同時(shí)為保證取心、測(cè)試、成孔而使用的高密度、高粘度鉆井液，對(duì)煤儲(chǔ)層的傷害更大。

(3)在煤田勘探程度相對(duì)較低、目的煤層賦存不明確、煤層氣相關(guān)參數(shù)無(wú)依據(jù)的區(qū)域，合并施工則風(fēng)險(xiǎn)較大。有可能鉆遇不到目的煤層，或者目的煤層相關(guān)參數(shù)不佳，不適宜做排采試驗(yàn)。

(4)大口徑取心質(zhì)量不易保證。

[1] GB/T 29119—2012.煤層氣資源勘查技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[2] GB/T 0216—2010.煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[3] NB/T 10003—2014.煤層氣鉆井工程質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)級(jí)規(guī)范[S].北京：中國(guó)電力出版社，2014.