摘要：煤层气又被称为煤层甲烷，是一种重要的天然气资源。随着我国天然气需求的不断增加，煤层气开采工艺技术水平的提升显得十分重要。目前，煤层气开采通常使用水平钻井工艺技术，该技术相比传统钻井技术有极大的优点，为煤层气的稳产提供了十分重要的保障。
关键词：煤层气；水平井；钻井工艺
引言
作为新型优质洁净能源，煤气层最主要的成分就是甲烷，我们想要开发利用好甲烷这种能源。既能让煤矿安全生产，同时还有利于进一步减少对大气环境污染。另外，还有利于改善能源结构。众所周知，钻井工程施工技术直接关系到煤层气资源地面的开发，因此，在煤气层的钻井过程中，必须要采取有效措施，进一步加强储层保护，切实有效规避对储层的伤害，促使煤层气钻井过程中的安全可持续发展。
1煤层气储层特点
煤层气储层具有特殊的基质孔隙与裂隙孔隙双孔隙结构特点，对煤层气的形成、存储、转移等均起到重要作用。煤层储层对应力变化敏感度高，储层渗透率不可逆，如果围压不断加大，便会造成煤层储层渗透率降低，即便是围压恢复到原始值，也无法促使煤层储层渗透率恢复。基于围压变化对渗透率产生影响的特点，煤层储层渗透率变化并不明显，但具有非均质特性。煤层储层在地下并不是保持连续不断的状态，在各种因素的影响下存在较多裂缝，这样就造成煤层气为多个模板状态，不仅会形成煤层气，还伴随一定含量的水，并且因为多种物质形态的存在，使煤岩表面聚集了大量的负电荷，提高了储层对煤层气的吸附能力。
2分析煤层气的形成机理
我们立足于地理学的角度来分析，煤这种矿物质作为沉积岩的一种，其中所含有机物含量远远大于煤自身质量二分之一，煤同岩层相比较，所含有的有机物非常高，在长时间的化学反应和地理活动的共同作用下，煤气层逐渐积累，在“正交断层”的煤层气，这在正交断层的方向同煤层正交，之后在煤层气通过正交断层，进而更好地流动到井眼中，从而最大化释放出来或是被工作人员开发出来。笔者通过研究得知，煤层气储量大小会受多种因素的影响。通常情况下，我们主要以煤层厚度、煤的组成部分、煤层的不同气体以及煤层气的组成所占比例来确定煤层气储量大小。煤中有机物所占比重大小就是煤的组成部分，煤中所含有的有机物直接关系到煤层气生产，故而，可以判断出煤中有机物所占比重越大，那么煤层气储量就越大的。所谓煤气层的厚度实际上主要是对煤总量的估计能否进一步吸附煤层气同煤层厚度成正比例的函数关系。此外，煤层的不同气体和组成主要就是分析其中所占比重，该比重实质上就是一个变量。煤层气不同气体和组成与各种因素有关，如，煤熟度、厚度、有机物含量以及煤层气的组成，甲烷、氮气、二氧化碳、液态烃等气体为构成了煤层气。在这些气体中甲烷所占比重是最大的，之后就是液态烃的含量，相对而言，氮气和二氧化碳比较少。另一方面，气体饱和状态和渗透率是影响煤层气形成的另一个关键因素，研究发现，如果煤处在气体饱状态下，那么就非常容易产生煤层气，相应的倘若未在饱和状态下，那么煤层气形成的可能性就会大大降低。因此，在这种情况下我们只有通过借助脱水作用，将储层压力降低切实有效降低到煤的饱和压力下，这样才能真正的结束。
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3分析钻井过程中的储层伤害机理
首先，主要是由于我们在钻井过程中，不配伍性导致的储层伤害。这种伤害主要是由于相关工作人员在钻完井液之后，出现煤层储层中钻井液同粘土矿物二者相容情况，因此，就出现絮凝沉淀、粘土分散、水化，这样就会大大地降低储层渗透率。另一方面，钻井完成时候的钻井液还会同其中无机离子发生作用，最终形成无机垢，长时间如此，就会严重地阻碍储层。其次，主要就是粒子迁移。实践证明粘土膨胀对于煤岩储层的裂缝孔隙度，或是储层伤害是非常小的，钻井工作人员进行钻井作业时，一旦钻井滤液层流入到储层之后，就会出现基层肿胀的情况，这样以来，就会引发煤岩渗透率降低或是煤岩孔隙度减小的情况。另外，由于钻井液当中存在的一些固相颗粒沿细缝流动，加之由于煤岩层有着一定吸附性，因此其中颗粒会存在空隙中，根本无法对其进行清除处理，故而，就会对储层造成较大的伤害。再有，主要就是钻井后一些高分子聚合物对煤气层所造成的伤害。由于钻井之后滤液当中存在一些聚合物会进去煤层之后，这些聚合物就会吸附在粘土矿物上，久而久就会出现粘土絮凝堵塞，最终导致储层渗透率降低，这种伤害是非常大的。
4煤层气储层安全保护技术
4.1钻井液保护
各地区煤岩储层对应的钻井液体系差异较大，但是无论采取何种体系，均需要保证钻井液与处理剂可以与煤岩具有较高的配伍性，否则便会对储层造成伤害。一般应选择应用黏度、密度、固相含量以及失水量均较低的钻井液。同时还需兼顾应力敏感问题，以免储层受到应力变化造成的伤害。例如，选择XC、PAC141处理剂来降低失水量，并搭配TCL－1为主的造壁处理剂以及HMP－21、FT－346控水防塌润滑，以KCI为防水化抑制剂，对钻井液浓度适当调节，减少滤液对储层的侵入，降低固相颗粒的沉淀堵塞。另外，还要控制好钻井液pH值，基于煤层气区块井下温度，对比选择热稳定性良好的处理剂。尽量将钻进液pH值控制在7．5～9之间，过高会对储层造成伤害。
4.2储层压力增产的保护
在具体的使用过程中，必须要充分结合压力过程构建系统化监督机制，与此同时，还必须要全面整合煤岩层隔离发育情况，通过这样的措施进一步维护吸附性和表面积，促使应力敏感效果得到有效优化，整体上优化煤储层安全运行环境。另一方面，还必须结合特征参数，进一步提高压裂液的应用水平，最大化地实现携砂操作、降滤操作以及返排操作的有效性和和谐性，从而更好地从整体上提升技术管理水平。除此之外，还必须要充分实用性要求，通过相应的措施，有效确保操作效果或是流程能满足相应需求，最大化确保钻井压力保护机制的顺利有序运行，助推储层管理工作实效性的提升，从而更好地实现社会效益和经济效益的双赢。
4.3钻井过程保护
在钻井过程中，需要重点做好工艺技术的控制，确保每项参数均可以达到专业标准，最大限度地避免对储层造成伤害。尤其是要合理调节正压力大小，液柱压力和地层压力压差越大，侵入的钻井液总量越多，且作用范围越广，相应造成的储层伤害也越严重，同时受压的裂缝还会出现严重的水锁效应。实际开采作业中，为避免产生激动压力，需要尽量减少钻井液浸泡煤岩储层的时间，搭配合理的下钻速度，在不伤害储层的同时，提高煤层气开采效率。如最为常见的气体钻井技术，通过气体对钻井液及其添加剂、钻屑等进行阻挡，避免造成储层孔隙堵塞，同时可以杜绝煤层吸收液体内出现基质膨胀问题，进而达到保护储层的效果。此种方法多被用于高水敏、低渗透煤岩储层。
结语
综上所述，钻井过程中对煤储层的伤害会直接影响煤层气的采收率，因此，我们要基于在传统煤层气钻井工艺上，要根据煤储层的实际情况入手，通过对煤储层钻井工艺保护、储层钻井液的保护以及储层压力增产的保护，进一步规避钻井过程中对煤储层所造成的伤害，从而更好地提升煤层气采收效率。
参考文献
［1］高涣杰．关于煤层气水平井钻井工艺技术研究［J］．中国石油和化工标准与质量，2014，34（8）：174．
［2］石豫．浅议煤层气水平井钻井研究［J］．内蒙古石油化工，2015，（22）：8－9．
论文作者:朱勇军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/21
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