分析中国煤层气钻完井技术的发展现状及趋势付伟辰

发表时间:2020/6/16   来源:《工程管理前沿》2020年第6卷3月7期   作者:付伟辰
[导读] 文章结合经验对煤层气钻完井技术现状进行阐述分析
        摘要:文章结合经验对煤层气钻完井技术现状进行阐述分析,并对当下煤层气钻完井技术存在的问题进行研究,最后就其未来发展趋势进行了说明,旨在为今后相关研究提供参考。
关键词:煤层气钻完井技术;发展趋势;现状
        我国是煤层气资源最为丰富的国家之一。煤层气开发利用在一定意义上比页岩气更具现实意义。它不仅对我国能源保障和煤矿安全具有重要意义,而且对改善能源结构,促进清洁能源发展也具有重大意义。但从产业发展现状来看,煤层气产量和利用量没有出现预期的增长。煤层气产业属于技术密集型产业,其形成和发展依赖于科技进步。本文从中国煤层气勘探开发历程的角度,简述了技术进步对产业发展的作用;全面剖析了我国煤层气勘探开发技术现状及存在的问题,并据此提出了技术的发展方向和具体的合理化建议。
一、目前煤层气钻完井技术现状
        煤层气钻完井技术不同于油气井的钻完井,它有自己独有的特点:①目前煤层气井深度多数不超过1000m,而中国现在的油气井深大部分在2000m以上。②煤层气井的目标层是煤层,且部分井的目标是多个煤层,煤层具有低弹性模量高泊松比的特征,而油气井目标层主要是砂岩等强度较高的地层。煤储层孔隙压力低,且不论在时间和空间上都相对稳定。③煤储层孔隙压力低,且不论在时间和空都相对稳定。而油气井的储油气井的储层压力非常高,而且变化大。④煤层气开采需要大量的成本投入,但开采产量却不高,经济效益低,因煤层气钻井技术复杂,钻井过程需要耗费至少一半以上的开采成本。⑤煤层气钻井过程中事故频发。由于煤岩是割面纹理,相互胶结程度低,煤层井壁容易滑落。为了使煤层气资源最大程度上免于受损,结构复杂的煤层气钻井施工现场多使用清水作为钻井液来进行钻井作业。然而由于清水本身具有黏度不强、流失量大、携岩效果不好的天然弱点,加上力学耦合作用,使得煤层气井壁进一步弱化了强度。以上的因素导致了复杂的煤层气钻井施工现场时有事故发生。
二、当前我国煤层气钻井技术发展面临的难题
(一)煤储层伤害
        与常规天然气储层不同,煤既是生气层又是储集层。煤层中的甲烷气体以三种状态赋存,即:直接吸附在煤孔隙的内表面上;以游离态分布在煤的孔隙和裂缝内;溶解在煤的地层水中。当钻进煤层后,甲烷气从煤的内表面解吸、扩散并通过裂缝流到井内。如果煤层的孔隙和裂缝一旦受到损害,其损害程度比常规油气层严重得多,不仅使气体的渗流通道受损,而且还会影响甲烷气的解吸过程。当钻开煤层后,工作液和高分子聚合物都会吸附在煤层上。它一方面诱发煤基质膨胀而使有效裂缝受到挤压变窄;另一方面,聚合物在煤表面的多点吸附形成胶凝层堵塞煤层的裂缝和割理系统。而且在钻井、固井过程中,钻井液和水泥浆的密度控制不好或施工不当,易发生井漏而造成煤层大面积污染。


(二)煤层气产能低,完井效益不高
        为了使煤层气资源最大程度上免于受损,结构复杂的煤层气钻井施工现场多使用清水作为钻井液来进行钻井作业。然而清水钻井存在诸多的弊端,如对于结构复杂的煤层气井,不利于稳定井壁;再如对于井口直径不规则、井壁严重掉块的煤层气井,因已钻的井眼不能重入而多数采用裸眼完井。在国外,煤层气井的开采寿命可长达20~30年,而在我国,由于使用无套管或者筛管支撑井壁,导致煤层气井的寿命极大的缩减,大多煤层气井经开采几年就会坍塌,造成了煤层气开采效益的极大降低。
三、国内煤层气钻井完井技术发展趋势
(一)钻井技术
        煤层气有其自身的一套勘探开发方法,不能简单地照搬常规油气钻井、完井工艺技术;煤层气藏与常规油气藏相比在孔渗及流动机理方面的区别,煤层气钻井技术势必向多分支井水平井、超短半径钻井水平井、U型井及丛式井等方向发展,同时提高钻井速度,减少钻井过程中钻井液带来的地层损害。
(二)构建煤层气行业信息管理系统
        首先,国家制定煤层气行业的相关信息管理制度规范,使煤层气行业的开采勘探工作有章可循。其次,国家制定统一的煤层气行业开采勘探数据传输与信息管理统一标准,促进煤层气行业信息统一化;其三,煤层气开采勘探企业建立数字化信息系统,为煤层气行业提供完整的原始数据。
(三)排采工艺技术
        我国煤层气开发不成功,除了中国煤层的气饱和、特低渗透率等客观地质条件以外,主要是缺乏与空气(或泡沫)等欠平衡钻井、低压固井、气体动力洞穴完井等相适应的配套工艺技术。电潜泵能较好地适应于各种煤层气井排采的工艺要求,对高产水量的煤层气井,用电潜泵进行大排量排水,有利于缩短排采时间,加快降压速度;变频调速电泵可大范围调整产液量,有利于平稳控制降液速度,从而实现平稳降压,用于大规模开发,可以大幅降低成本,提高排采经济效益。总结
        总之,历经多年发展,我国煤层气勘探取得了突破性的进展,但是在发展中也遇到了许多问题,例如煤层气开采效益低、煤层气井施工现场事故频发等,导致这些问题发生的原因除了煤层气井下地形地质复杂等,煤层气勘探开采技术不先进也是其中重要原因之一,鉴于此,在今后的研究中,应当强化关于煤层气钻井技术的研究,汲取国外先进经验,为我国煤炭行业的进步奠定扎实的基础。
参考文献:
[1]许晓晨,陶占盛,张智勇,任永强.中国煤层气开发技术发展方向浅谈[J].能源与节能,2019(11):145-146.
[2]黄宝发,安文杰,张斌,陈依琛.中国煤层气开发技术现状及优化策略[J].化工管理,2019(28):66-67.
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