摘要：目前我国煤矿企业发展迅速，煤层气钻井工程技术也在不断进步。天然气作为一种清洁能源在当今社会发展中发挥着重要的价值，而我国有着丰富的天然气资源，且其中很大一部分属于煤层气，因此如何有效对煤层气进行开发利用就成为了业内一项重点研究课题。煤层气钻井工程往往会受到许多地质因素的影响，本文主要针对影响煤层气钻井工程的工程地质因素进行了分析。
关键词：煤层气；钻井工程；地质因素
引言
就现阶段的情况来看，我国煤层气井报废的原因超过二分之一的属于工程报废，一些是由于固井质量不合格而导致的报废，还有一些是由于钻井方面的原因而对煤层造成了污染，进而导致煤层渗透率降低、压力资料求取不精准等问题的产生。面对这样的现象，煤层气资源的勘探、开发与应用过程中，应加强对影响煤层气钻井工程的工程地质因素的重视与研究。
1煤层气钻井工程的工程地质分析的重要性
我国煤层气资源的储备量非常多，所以对煤层气的有效开发和利用，就能够大大降低通常我们所用到的油气的开采方面的巨大压力。目前，我国大部分的煤层气井要么是由于固井的质量不过关，要么是由于钻井污染煤层，使得煤层渗透率降低，造成压力数据不能准确测算而成为了工程报废的废井。众所周知，煤层气钻井的工艺技术是煤层气勘查开采的关键基础步骤，煤层气钻井工艺是否科学合理，能够对煤层气井的生产效率和质量产生最直接的影响。然而，煤层气主控工程地质因素决定着煤层气钻井工艺的好坏，所以，必须通过对煤层气钻井工程的工程地质因素进行剖析，进而提升煤层气钻井的质量，这对于煤层气的开发利用具有不容忽视的重要意义。
2现阶段煤层气钻井工程存在的问题
首先，在煤气层钻井过程中，煤气层破岩的速度快慢影响着煤层气钻井的效率，那么如何根据相异的煤体组织结构选择适用的钻具，以及伴随着深度的加大，如何调试钻井工艺，都是需要探寻的重要问题。其次，因为煤层气具有非常低的强度，裂缝和割理发育，存在着非常大的剪切应力作用影响，就造成了煤层段井壁特别不稳定的状态，在钻井过程中很容易出现井壁坍塌、下钻遇阻等情况，更有可能埋掉井眼等等非常复杂的问题或者事故，所以，煤层钻井过程中的井壁稳定性问题也是我们当前需要探寻的一个难点问题。
3影响煤层气钻井工程的工程地质因素
3.1煤层及煤层顶底板岩石力学性质
首先，煤层气钻井参数计算及地应力场计算都是基于煤层及煤层顶底板岩石力学性质，因此其对煤层气钻井工程具有很重要的影响。其次，岩石力学性质还会影响到煤层气在开采中储层性质的变化。再者，岩石力学性质还可能会引起煤层气井中套管变形或损坏。总的来说，煤层及煤层顶底板岩石力学性质在很多方面都会对煤层气钻井工程产生巨大影响。
3.2煤体结构
煤体结构指的是，在受到地质构造的作用之后煤层所表现出来的构造特征或者是结构特征。煤层的物性特征，包括渗透性、裂隙、孔隙、硬度以及粒度等，主要取决于煤体结构，因此，煤体结构资料在煤层气资源的勘探与开发过程中发挥着十分重要的作用。煤体结构通常情况下主要分为构造煤、原生结构煤两种类型，其中，构造煤又被分为碎裂煤、碎粒煤以及糜棱煤三种种类。可以说，煤体结构是煤岩综合受力的一种宏观表现，是对煤层气井井壁稳定性起到决定性作用的一个重要工程地质因素，煤体结构与井壁稳定性之间是正相比关系。
3.3岩石的可钻性
所谓岩石的可钻性是指在钻进的过程中对岩石进行破碎的难度系数的大小，它是岩石的物力力学性质在钻井过程中的整体表现水平，是评判煤层气钻井是否困难还是容易的一个重要的指标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆岩石的可钻性难易程度可以用可钻性极值来表示，所谓可钻性极值呢就是指在一定的情况下拿来衡量岩石是都容易破碎的指标。岩石力学的性质能够对岩石的可钻性产生某种程度上的影响，与此同时，它还伴随着钻进条件、破岩工具类型、钻井工艺的不同而做出不同的变化。在钻井过程中，每种各不相同的岩石所产生的钻进难易程度也是各不相同的，必须要科学合理的进行划分岩石可钻性级值，从而为科学合理选择钻头结构和钻进工艺做好基础工作，进而保障钻井高效顺利实施。
3.4破裂压力和坍塌压力
破裂压力就是当钻井液密度过高的时候，液柱带来的压力大到能够压裂地层，使得已经存在的裂缝张大或者是又形成了新的裂缝，此时产生的井内液体压力就要做地层的破裂压力；所谓坍塌压力是指在含煤目的层段，由于岩石的剪切遭到破坏就会造成井壁发生坍塌情况，坍塌的主要因素是由于径向应力和周向应力的差值大于液柱的压力。当径向应力和周向应力之差达到最大值时候的差应力值就被称之为井壁的坍塌压力。破裂压力和坍塌压力是提升钻井工程和压裂工艺水平的重要数据指标，可以因此测算出科学合理的压裂泵入压力和准确的钻井液密度。我们在钻井过程中，往往因为井壁失稳，例如井壁垮塌、缩径、漏失以及储层保护等等状况的出现，从而给钻井质量和安全带来很大安全隐患或者是严重的质量问题，造成了井下事故频繁发生。那么，进行行之有效的控制钻井过程中的井壁失稳，是能够实现优质、安全、高效和低成本钻井的关键所在。
3.5煤层岩石的研磨性
煤层岩石的一些性质关系着煤层气钻井作业，尤其是其的研磨性，直接决定着煤层气钻井工程效率。通过深入研究及分析煤层岩石的研磨性，可以据此找出合理的破岩工具，从而有效提升破岩工作效率，同时还能够减少钻井成本。据相关研究发现，砂岩的研磨性高于煤层顶底板的泥质灰岩。表面粗糙度会随岩石粒度的增大而增大，而表面粗糙度的增大又会使得摩擦系数增大，从而研磨性也就越高。而较高的研磨性往往对钻头钻具产生的磨损也较大，因此设备更换成本会增加。由于同类岩石在不同的埋深度下研磨性也各不相同，因此深部煤层与浅部煤层的研磨性是不同的，若想延长设备和钻井的寿命及降低成本，就必须在实际钻井作业中根据煤层岩石的研磨性来合理选择钻井液。
4提高煤层气钻井工程水平的应对策略
4.1对井壁稳定性问题进行分析
首先，如果具有不适宜的地层井液密度或者是非常低的井内液柱压力时，就会造成井壁周围的岩石因为所受到的应力远远大于岩石本身的强度而产生剪切破坏。在这个时候，类似于煤岩类型的脆性地层就很容易产生掉块、井径扩大或者卡钻问题。其次，如果煤层的空隙压力大于井内钻井液柱压力的，就会使得井壁岩石产生拉伸崩落。所以，我们在进行煤层气钻井选择井位时，必须在能够满足煤层气开发要求的前提下，最大限度的不去选择那些天然裂隙发育程度高的位置。并且，在钻井过程中，密切关注煤体结构及坚固性系数的变化情况，随时依据坍塌压力以及破裂压力数据及时对钻井液密度进行调试，从而做到增强井壁的稳定性。
4.2对破岩效率问题进行分析
需要注意的关键要素是煤岩的破岩性与可钻极值，对于煤层段，在确保钻速不会受到钻头的磨损的影响的基础上，尽量提升钻压以及转速都可以达到提高钻速的目的；当煤层段深度小于748.03米时，可以通过提高排量来提高钻速；当煤层段深度大于748.03米时，如果仍然靠增大排量这个方式，是不能够提高钻速的，此时需要采用增大转速的方式来达到提升钻速的目的。
结语
综上所述，煤层及煤层顶底板岩石力学性质、煤层岩石的研磨性、煤层岩石的可钻性、煤体结构、破裂压力和坍塌压力等，均是影响煤层气钻井工程的工程地质因素，因此在实际钻井作业中应当重视对这些因素的分析。
参考文献：
[1]张莹.影响煤层气钻井工程的工程地质因素分析[J].化工管理，2017（18）：245.
[2]杨朝博，池金龙.影响煤层气钻井工程的工程地质因素分析[J].中国石油石化，2017（08）：161-162.
论文作者:尔夏提•阿力木
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：煤层论文; 岩石论文; 煤层气论文; 井壁论文; 压力论文; 工程论文; 因素论文; 《基层建设》2019年第13期论文;