1、煤 层 气 井 动 力 洞 穴 完 井 工 艺顾 维 军 X 王 倩(华 北 石 油 管 理 局 井 下 作 业 公 司 )在 煤 层 气 的 勘 探 与 开 发 领 域 中 ,特 别 是 在 煤 层 气 井 的 完 井 工 艺 和 方 法 上 常 见 的 有 套 管 完井 、 主 力 煤 层 段 的 裸 眼 完 井 和 主 力 煤 层 段 的 洞 穴 完 井 等 。 对 于 不 同 地 区 、 不 同 的 构 造 特 征 ,选用 的 完 井 工 艺 及 方 法 也 不 尽 相 同 ,但 最 终 目 的 只 有 一 个 ,就 是 在 目 前 的 工 艺 水 平 的 基 础 上 尽 快让 煤 岩
2、 储 层 的 吸 咐 气 解 吸 出 来 ,并 具 有 工 业 价 值 ,造 福 人 类 。 动 力 洞 穴 完 井 工 艺 技 术 从 钻 井 、完 井 、 排 水 采 气 的 整 个 工 序 过 程 与 其 它 完 井 方 法 相 比 ,具 有 不 进 行 单 相 注 入 P压 降 试 井 和 压 裂等 措 施 就 可 以 达 到 单 井 面 积 降 压 、 恢 复 和 提 高 煤 层 渗 透 率 等 优 点 。 该 工 艺 方 法 同 样 适 用 于 煤层 割 理 发 育 ,物 性 较 好 、 封 盖 条 件 好 、 厚 度 大 、 含 气 量 及 解 吸 率 高 的 中 低 挥 发 份
3、 (中 高 煤 阶 )的 煤岩 储 层 。地 面 设 备 及 工 具 要 求1. 井 架 高 度 不 低 于 16 m 的 50 80 t 修 井 机 一 台 。2. 波 纹 S - 3. 5 动 力 水 龙 头 一 套 (包 括 液 压 操 作 系 统 ) 。3. 适 用 73 mm 钻 杆 的 旋 转 防 喷 器 (SF18210)一 套 ,其 中 包 括 20 d 作 业 的 密 封 跟 件 。4. 63. 5 mm 四 方 钻 杆 1 根 、 73 mm 钻 杆 数 根 、 101. 6 mm 108 mm 钻 铤 4 6 根 、 152. 4 mm 三牙 轮 钻 头 一 只 。5.
4、压 风 机 3 4 台 及 相 应 的 连 接 管 线 ,排 量 10 m3Pmin ,型 号 为 S210P150 或 S210P250 型 。6. 400 或 700 型 水 泥 车 一 台 ,40 m3 储 水 罐 一 个 。7. 修 井 机 水 龙 带 为 25 35 MPa 的 高 压 水 龙 带 。8. 放 喷 管 线 末 端 为 139. 7 mm 套 管 ,不 得 少 于 20 m。9. 预 定 气 压 吞 吐 作 业 时 间 15 20 d (作 业 吞 吐 范 围 按 煤 层 水 平 距 离 30 m 估 算 ) 。10. 注 入 气 压 管 线 试 压 不 得 少 于 2
5、5 MPa。11. 井 场 所 有 设 备 及 工 具 按 石 油 天 然 气 集 团 公 司 新 颁 布 的 标 准 摆 放 ,便 于 施 工 作 业 ,并 且符 合 HSE管 理 体 系 要 求 。地 面 作 业 流 程 及 洞 穴 完 井 管 柱 结 构动 力 洞 穴 完 井 地 面 作 业 流 程 及 完 井 管 柱 结 构 见 图 1。2000 年 6 月 油 气 井 测 试 第 9 卷 第 2 期X 顾 维 军 ,男 ,1981 年 毕 业 于 华 北 石 油 学 校 钻 井 专 业 ,长 期 从 事 井 下 试 油 、 测 试 、 修 井 作 业 以 及 煤 层 气 的 勘 探
6、与 开 发 工作 。 地 址 :河 北 省 任 丘 市 华 北 石 油 管 理 局 井 下 作 业 公 司 ,邮 政 编 码 :062552。施 工 作 业 步 骤1. 确 定 主 力 煤 层 后 ,下 177. 8 mm 套 管 至 主 力 煤 层 以 上 5 10 m。2. 下 钻 具 实 探 人 工 井 底 ,若 井 底 高 于 所 需 人 工 井 底 ,则 冲 洗 清 理 至 所 需 人 工 井 底 ,然 后 上提 钻 具 至 177. 8 mm 套 管 鞋 以 内 3 5 m。3. 钻 具 结 构 :152. 4 mm 三 牙 钻 头 + 单 流 阀 + 101. 6 108 mm
7、钻 铤 (3 5 根 ) + 73 mm 钻 杆+ 63. 5 mm 方 钻 杆 + 方 钻 杆 截 止 阀 + 动 力 水 龙 头 。4. 注 气 水 作 业 。 (1)投 入 单 流 阀 体 ; (2)启 动 动 力 水 龙 头 ,并 以 20 rPmin 的 转 速 带 动 钻 具 进行 划 眼 ; (3)启 动 压 风 机 ,通 过 钻 具 注 入 压 缩 空 气 ,并 根 据 井 口 压 力 攀 升 趋 势 及 时 启 动 水 泥 车 ,并 以 100 LPmin 的 速 率 注 入 洁 净 清 水 ; (4)待 集 注 气 水 压 力 稳 定 后 ,再 连 续 注 气 6 h ,甚
8、 至 更 长 时间 ; (5)连 接 好 放 喷 管 线 。5. 放 气 作 业 。 (1)打 开 套 管 闸 门 ,第 一 周 期 要 适 当 控 制 放 气 节 奏 ,直 至 井 筒 气 放 尽 ,放 气 的同 时 ,动 力 水 龙 头 带 动 钻 具 反 复 进 行 划 眼 工 作 ; (2) 当 注 入 气 放 尽 后 ,钻 具 旋 转 控 制 井 底 ,若 井筒 已 被 煤 屑 填 充 ,则 进 行 循 环 冲 洗 至 人 工 井 底 。 下 一 周 期 可 逐 步 放 大 放 气 速 率 。6. 注 气 放 气 循 环 作 业 。 如 果 第 一 周 期 注 放 气 作 业 正 常
9、 ,则 要 进 行 8 12 个 注 放 气 作 业循 环 ,并 逐 步 减 少 注 入 气 量 。 如 果 第 一 周 期 注 放 气 作 业 不 正 常 ,应 及 时 查 明 原 因 或 让 现 场 监 督裁 决 ,直 至 完 成 注 放 气 循 环 作 业 。7. 井 底 清 洗 作 业 。 实 探 井 底 ,并 进 行 大 排 量 的 冲 洗 作 业 ,若 冲 洗 进 展 正 常 ,则 可 实 行 下 步工 作 。 反 之 ,可 考 虑 进 行 泡 沫 钻 洗 作 业 ,直 至 完 成 清 洗 井 底 的 工 作 。8.下 衬 管 完 井 。 按 要 求 ,考 虑 后 期 排 采 所
10、需 ,要 进 行 洞 穴 段 的 衬 管 保 护 完 井 作 业 ,下 127mm 衬 管 并 悬 挂 于 177. 8 mm 套 管 管 鞋 以 上 5 10 m ,衬 管 底 部 为 丝 堵 。15第 9 卷 第 2 期 顾 维 军 等 :煤 层 气 井 动 力 洞 穴 完 井 工 艺实 例 分 析1. 基 本 井 况LX20001 井 ,位 于 山 西 临 县 程 家 塔 乡 后 南 裕 村 。 投 资 合 作 单 位 :美 方 CBM 公 司 和 中 方 山 西河 东 煤 层 气 有 限 公 司 。 该 井 于 1995 年 9 月 中 旬 开 钻 ,同 年 12 月 中 旬 完 钻
11、(包 括 洞 穴 完 井 作 业等 ) ,完 钻 井 深 为 718 m ,主 力 煤 层 为 8 # (676 685 m) ,厚 度 9 m。 完 井 井 身 结 构 为 :表 层 套 管244. 5 mm 23 m ,技 术 套 管 177. 8 mm 674 m ,生 产 衬 管 127 mm (633 700) m。2. 洞 穴 完 井 经 历该 井 于 1995 年 12 月 4 15 日 启 动 3 台 压 风 机 及 1 台 水 泥 车 给 井 内 注 气 水 作 业 ,历 时12 d ,共 完 成 6 个 作 业 循 环 ,造 穴 最 大 半 径 1. 5 m ,达 到 了
12、CBM 设 计 要 求 。3. 动 力 造 穴 前 后 的 参 数 对 比8 # 煤 造 穴 前 DST测 试 渗 透 率 K1 = 4. 88 10 - 3 m2 ,测 试 半 径 r1 = 1. 0 m ,井 眼 半 径 rw1 =0. 16 m。 造 穴 后 螺 杆 泵 排 液 4 d :渗 透 率 K2 = 40 10 - 3 m2 ,测 试 半 径 r2 = 4. 0 m ,井 眼 半 径 rw2= 1. 50 m。由 此 可 见 ,煤 层 通 过 人 工 造 穴 后 ,其 渗 透 率 比 造 穴 前 提 高 了 近 8. 2 倍 ,证 明 动 力 洞 穴 完 井工 艺 是 可 取
13、的 。 目 前 美 国 的 圣 胡 安 盆 地 有 不 少 成 功 的 经 验 及 实 例 ,我 国 虽 然 在 几 个 地 区 也 陆续 进 行 过 试 验 ,例 如 :安 徽 丰 城 煤 矿 、 山 西 临 县 三 交 、 程 家 塔 等 地 ,但 尚 未 进 入 大 规 模 实 战 阶 段 ,也 未 对 套 管 完 成 井 (注 入 P压 降 测 试 和 压 裂 工 艺 ) 进 行 对 比 。 预 计 在 今 后 的 煤 层 气 勘 探 及 开 发领 域 中 ,一 定 会 出 现 百 花 齐 放 的 大 好 局 面 。本 文 收 稿 日 期 :2000 - 04 - 06 编 辑 :刘
14、振 庆(上 接 49 页 )结 论 与 建 议1. 此 井 是 一 整 套 API标 准 的 地 面 施 工 ,对 施 工 现 场 实 施 了 统 一 严 格 的 控 制 ,值 得 借 鉴 。2. 此 施 工 特 别 强 调 了 安 全 ,尤 其 是 人 员 的 安 全 防 护 。3. 现 场 施 工 人 员 必 须 严 格 执 行 监 督 的 命 令 ,做 到 各 方 面 的 一 致 协 调 。4. 必 须 对 环 境 严 格 保 护 ,严 格 执 行 HSE。5. 清 22 井 共 测 试 两 层 ,一 次 性 成 功 率 100 % ,资 料 录 取 合 格 率 100 %。本 文 收 稿 日 期 :2000 - 05 - 08 编 辑 :王 军25 油 气 井 测 试 2000 年 6 月
