第９卷第３期 中国煤层气 Ｖ０１．９ Ｎ０．３ ２０１２年６月 Ｃ阳 Ａ ＣｏＡＬＢＥＤ Ｍ删ＡＮＥ Ｊｕｎｅ．２０１２ 煤层气井多煤层扩孔筛管完井工艺 袁明进 刘海蓉 韦 富 徐骞 （中国石化集团华东石油局工程技术设计研究院，江苏２１００００） 摘要：织金区块煤层多而薄，且煤层埋深较浅，煤体结构以碎裂煤为主，割理和裂隙发育程度 较好，渗透率较高。前期部署实施的织２井，通过分压合采的方式取得了较好的效果。为进一步 探索工程工艺技术在该区块的适应性，在织２井采用套管完井，分层分段压裂，多煤层合采取得 成功的基础上，优选有利目标区部署了织试１井，采用多煤层扩孔筛管完井方式。从现场应用的 效果来看，多煤层扩孔筛管完井工艺不仅满足了织试１井的地质要求，而且丰富了煤层气井的勘 探开发手段。 关键词：织金 多煤层扩孔 筛管完井 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｕｎｄｅｒ—ｒｅａｍｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｐｌｅｔｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ Ｃａｓｉｎｇ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ．ｓｅａｍ ＣＢＭ Ｗｅｌｌ Ｙｕａｎ Ｍｉｎｇｊｉｎ，Ｌｉｕ Ｈａｉｏｒｎｇ，Ｗｅｉ Ｆｕ，Ｘｕ Ｃｈｕａｎｇ （ ｎｅ ｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＳＩＮＯＰＥ Ｅａｓｔ Ｃｌａｉｍ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｂ哦棚，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａ／ｎｓ ｏｃｃｕｒ ｉｎ ｓｈａｌｌｏｗ ｄｅｐｔｈ ｉｎ Ｚｈｉｊｉｎ ｂｌｏｃｋ．Ｃｏａｌ ｆａｂｒｉｃ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｃａｔａ— ｅｌａｓｔｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏａ１．Ｃｌｅａｔｓ ａｎｄ ｆｉｓｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｗｅｌｌ—ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｒａｔｅ ｉｓ ｈｉｇｈ．Ｚｈｉ Ｎｏ．２ ｗｅｌｌ ａｒｒａｎｇｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｓｔａｇｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｔｈｅ ＣＯ—ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｕｎｄｅｒ ｐａｒｔｉａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｂｅ ｔｈｅ ａｄｏｐｔａｂｉｌｉｙｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌｏｃｋ ｔｏ ｔｈｉｓ ｔｃｅｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｉ Ｎｏ．１ ｗｅｌｌ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｄｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｔａｒｇｅｔ ａｒｅａ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｕｃｃｅｓｓｆｔｌｌ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆＺｈｉ Ｎｏ．２ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ ｉｎ ｃａｓｅｄ ｗｅｌｌ，ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｌａｙｅｒｓ ｎａｄ ｉｎ ｌｅｖｅｌｓ，ＣＯ－ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍｓ．Ｕｎｄｅｒ－ｒｅａｍｉｎｇ ｏｆ ａ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏ－ ｒａｔｅｄ ｃａｓｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ ｏｆ Ｚｈｉ Ｎｏ．１ ｗｅｌ１．Ｊｕｄｇｉｎｇ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｇｏｏｄ．Ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｚｈｉ Ｎｏ．１ ｗｅｌｌ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｍｅｎ－，Ｉｓ ｆｏｒ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆＣＢＭ ｗｅｌｌｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｚｈｉｊｉｎ；ｍｕｌｔｉ—ｃｏａｌ ｓｅａｍ；ｒｅａｍｉｎｇ；ｃｏｍｐｌｅｔｉｎｇ ｔｌｌ ｓｌｏｔｔｅｄ ｃａｓｉｎｇ 织金区块位于贵州省西部，面积７３０２．０６ｋｍ２， 区块的勘探评价工作以来，在优选出岩脚向斜和黔 含煤面积４６４８．５５ｋｍ２，含煤地层主要为上二叠统龙 西向斜的基础上进行了勘探部署，已实施了７口煤 潭组，区块内发育２个相对完整的大型含煤向斜一 层气参数井。其中，珠藏次向斜的织２井通过压裂 黔西向斜和岩脚向斜。华东分公司２００８年启动该 排采，最高日产气量达２８００ｍ３，稳产ｌＯ００ｍ３以上 作者简介袁明进，男，现任职于中石化华东石油局工程技术设计研究院、华东分公司非常规油气资源工程技术研究中心，主要从事 非常规油气资源勘探开发工程工艺技术研究工作。 １４ 中国煤层气 第３期 达２００多天，取得了织金区块的煤层气勘探突破。 １区块煤层特点 织金区块煤层多而薄，埋深较浅，分布在２１６ ７３７ｍ范围内。从构造上来看，珠藏次向斜可采 及局部可采煤层有１０层，分别为６ 、６—１ 、７ 、 ｌ６ 、１７ 、２０ 、２１ 、２３ 、２７ 及３０ 。单煤层厚度 大于０．５ｍ的煤层累计厚度在３．４１ ２５．９５ｍ，大部 分大于１５ｍ；单层厚度大于ｌｍ的煤层的累计厚度 在ｌＯｍ以上。从储层特征来看，参数井取心煤层 均呈现较好的碎裂煤特征，割理和裂隙系统发育较 好，珠藏次向斜面割理密度统计达到１９．９ ３５．８ 条／５ｅｍ；外生裂隙密度１８．５３条／５ｃｍ，无充填和部 分充填的比例达９３％；微裂隙密度可达５０００～ ６０００条／５ｃｍ，微裂缝宽０．１—０．６ｔａｎ。且测试显示 处于低应力状态，预示着较好的原始渗透性。 织２井２０ 、２３ 煤层拟合渗透率达６ ８ｍＤ， 进一步证实该地区碎裂煤的煤体结构、极好割理裂 隙发育程度和低应力状态，煤层具有较好的渗透 性。 ：： ≥ 善： 每 ≯ ： ｊ ３ｌ ０ 一 ０ 一 ■ 。＝ ‘７ 煤 ＼ ／ ＼ １６＃煤 ＼ ・・Ｎ ２０＃煤 ＼ ２３＃煤 ＼ ・‘ ２７＃煤 ３０＃煤 ＼ 荨 ＼ ，＼、 Ｉ ： ｌＩ ｌ图１织试１井多煤层扩孔筛管完井示意图 ２完井方式的确定 根据目前国内煤层气井基本采用直井／定向井 ＋套管完井＋压裂排采的方式进行生产，织２井尝 试采取了２层煤合压合采的方式进行排采，并取得 了成功，最高日产气量达２８００ｍ３。为提高单井产 量，扩大纵向煤层资源动用规模，探索工程工艺技 术的适应性，对织２井进行了多煤层多段分压合采 试验，完成２段，７层煤，共计６．８ｍ的分压合采， 目前日产气量已达６５０ｍ３，并保持稳定增长态势。 后期部署实施的织４、织５井，也都获得了较 好的评价参数，显示该次级向斜具有有利的煤层气 地质条件。因此，为进一步探索工程工艺技术的适 应性，在织２井采用套管完井，分段压裂，多煤层 合采取得成功的基础上，优选有利目标区部署织试 １井（图１），采用多煤层扩孔筛管完井工艺技术先 导性试验，以期单井在相对较低的成本下获得较高 的产量。 ３多煤层扩孔工艺 ３．１扩孔层位的选取 织金区块已钻井取心资料显示该区块煤层均以 碎裂煤为主，其中只有６ 煤层以粉煤为主，３０ 煤 底板为灰岩含水层，为保证工艺工程技术试验的成 功，综合考虑周边钻孔煤层发育情况（厚度、稳定 性）、地层含水性以及周边参数井实测含气性情况、 煤体结构状况及煤层电阻特征等，织试１井扩孔层 位选取３０ 、２７ 、２３ 、２ｌ 、２０ 、１９ 、１８ 、 １７ 、１６ 、１５—３ 、１５—１ 、ｌ４ 、ｌ０ 、７ 等煤 层进行扩孔作业。 ３．２扩孔工具 煤层气井扩孔是指在煤层气井钻井完井后，下 人专用工具扩大目标煤层段井径至一定尺寸，此种 工艺在煤层气水平连通井中应用较为广泛。主要是 排采直井在目标煤层位置下人预定的玻璃钢套管， 固井完井后，下人扩孔工具破坏煤层段的水泥环和 玻璃钢套管，扩大煤层段井径至设计尺寸，为水平 连通做准备。织试１井为裸眼完井，完钻后不需下 套管固井，直接下扩孔工具扩大煤层段井径，为排 采提供更大面积的泄流通道。 根据国内外扩孔工具的调研，目前比较常用的 扩孔工具主要是液压式扩孔工具。该扩孔工具连接 在钻具底部，工具内有一个活塞筒，活塞在水力或 泥浆的泵压作用下，向下撑出置于扩孔器体内的两 个或三个翼片，根据泵压的大小，翼片撑开的角度 第３期 煤层气井多煤层扩孔筛管完井工艺 １５ 不一样。利用钻具带动翼片旋转刮削井壁达到扩大 钻铤＋钻杆，下钻至井底。用２％ ３％ＫＣ１盐水循 井径的目的。泵压减除后，翼片在弹簧作用下收回 环清洗井筒，并把所替换出的井筒内的泥浆导人泥 体内。 浆池。将钻头上提至井深２６９．００ｍ，开始扩孔。根 ３．３循环介质 据所用工具类型和井下实际情况确定合理的钻压、 煤层本身由于孔隙裂隙割理比较发育，且煤储 转速、排量、扭矩等作业参数，出现异常情况及时 层一般是低压储层，具有应力敏感性，容易吸附外 采取处理措施。对扩孔返出的煤／岩屑进行收集、 来大分子等特征，这就决定了煤层气井采用裸眼完 标记。扩孔结束后，上提扩孔钻具组合，下人常规 井，必须选择低伤害或无伤害的钻井循环介质。目 钻具循环洗井，清理扩孑Ｌ煤屑。 前，大多数煤层气钻井使用ＫＣＬ清水溶液。织试１ 井采用３％ＫＣＬ水溶液作为扩孔循环介质。同时根 ４完井管串 据煤层水呈碱性的特征，在加入ＫＣＬ之前，用 扩孔施工作业完毕后采用井口悬挂完井管串的 ＮａＯＨ或Ｎａ２ＣＯ３调整水的ＰＨ值到９ １０，最大限 方式完井。管串结构（由下至上）为：引鞋＋筛管 度的保护好煤储层。 管串（４８５～２６８ｍ）＋１７７．８ｍｍ×８．０５ｍｍ×Ｊ５５套管 ３．４扩孔工艺 串＋套管悬挂器。筛管直径为１７７．８ｍｍ，孔型为圆 ３．４．１扩孔方案 孑Ｌ，孑Ｌ密为每米６ｏ孔，孔径１／２”。完井管串下到 采用水力或液压式扩孔工具，从井深２６９．００ｍ 预定位置后，井口接联顶节，开泵循环洗井２周， 开始扩孔，主要对煤层进行扩孔，直至井深 采用清水作为循环介质。 ４８６．００ｍ，扩孔段扩孔直径不小于３５０ｍｍ。 ３．４．２钻具组合 ５结论 扩孔钻具组合为：导向钻具／钻头＋扩孔器＋ 织试１井于１１月３０日完井管串下至预定位置 ＳＵＢ短接＋钻铤＋钻杆。 后顺利完井，目前正在进行排采。该井织金区块第 导向钻具或钻头的作用主要是用来引导扩孔 一口采用多煤层扩孔筛管完井的煤层气井，从工程 器。若使用钻头，应使用略小于标准尺寸的钻头， 工艺的角度来看，多煤层扩孔筛管完井工艺不仅能 以降低扩孔过程中的额外扭矩；扩孔器采用液压式 够满足该区块地质要求，而且丰富了煤层气井的勘 井下扩孔器，该扩孔器本体直径为５．７５” 探开发手段。但从地质的角度来看，该完井方式是 （１４６．０５ｍｍ），可将井眼直径扩至ｌ４”（３５５．６ｍｍ）； 否适应该区块的煤层特点，还有待进一步的验证。 ＳＵＢ为变径短接，主要是使钻铤与扩孔器之间成功 连接。 参考文献 ３．４．３扩孔作业 ［１］ 孙建平．煤层气井钻井液特点的探讨［Ｊ］．中国煤 扩孔作业前配制２％～３％Ｋｃ１盐水泥浆，然后 田地质，２００３，１５（４）：６１—６２，７１． 组合扩孔钻具：ＰＤＣ钻头（未装水眼）＋扩孔器＋ （责任编辑刘 馨） （上接第２９页） 定后卸表大量排瓦斯一天后再次测定瓦斯流量时， 孔排放时间的增大，瓦斯流动场的范围也会相应的 瓦斯流量已经衰减到很小的数值，用现有仪表极有 增大，而随着瓦斯流量场的扩大会大大消除上述不 可能测不到流量，这样就只能采用上表前测定的瓦 利因素的影响，提高透气性系数测定的准确性。由 斯流量来计算透气性系数。 于本次测定中钻孔瓦斯排放时间较短，这种消除不 利因数影响的作用也就大大减小。 参考文献 （２）如果需要测定透气性系数的煤层透气性较 ［１］ 李建铭．煤与瓦斯突出防治技术手册［Ｍ］．徐州： 差，那么在封孔后上压力表之前必须测定其钻孔瓦 中国矿业大学出版社，２００６． 斯流量用以计算透气性系数。这是因为，煤层本身 ［２］ 俞启香．矿井瓦斯防治［Ｍ］．徐州：中国矿业大学 透气性差，瓦斯压力平衡所需时间较长，当压力稳 出版社，１９９２． （责任编辑桑逢云）