摘要：近年来，随着当前我国社会的不断进步和经济日新月异的发展，我国煤层气等非常规能源的开发逐渐得到重视，在煤层气钻井过程进一步减少钻井过程中对储层造成的伤害，从而更好地提升煤层气开发利用的储层产能。本文主要对煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术进行了研究和论述，以期为从业者提供一定的参考。
关键词：煤层气钻井；储层伤害；保护技术；研究
煤层气便是通常意义上所说的煤矿中的瓦斯，在某些地方丰富的煤层中蕴含有大量丰富的煤层气，而这些煤层气中85%以上是甲烷。在特定的地质环境下，有时候煤储层会因为外部原因导致污染物的渗透与污染。据了解，我国现已发现的煤层气极为丰富，在我国气体储量中占有重要地位，而采用煤层气井储层保护钻井工艺可以加大的提高对煤层气的开采，所以，应重视煤层气井储层保护钻井工艺。
1煤层气钻井的现状
煤层气钻井的现状主要有以下三点：第一，煤层硬度相比岩石较弱，当煤层被上层的岩石等物质挤压变形后，极易容易发生坍塌，尤其是开采过程当中的煤层，更易于塌陷，而且放置的时间越长，塌陷的可能性就越大。第二，煤层容易被污染物污染破坏，由于地质的复杂程度，在煤储层比较容易出现各种污染源渗透的现象，加上技术等因素的限制性因素，破坏不容易及时被发现，这就大大导致了破坏的范围更大，污染的程度更深，造成的后果更严重。第三，煤层埋藏深度大、厚度薄，由于煤储层相对距离较深，无论在钻井过程还是在生产过程中都是比较难实施。
2煤层气及其储层特征
2.1孔隙度
煤层由两部分组成：孔隙和裂缝。孔隙是煤层气的主要储集层，裂隙是煤层气运移的通道。毛孔和裂缝的结构决定了煤层气的解吸能力。
2.2渗透性
煤层的渗透性受外部压力和内部压力的影响，随着外部压力或深度的增加而减小，并且还由于内部压力变化而变化。
2.3构造应力和压力
煤层的构造应力和压力对煤层的渗透率和含气量起决定性作用。构造应力强度越大，煤层裂缝密封性越大，储层压力越大，导致煤储层渗透率低，气体间交换和迁移缓慢，难以进行；相反，煤层裂缝封闭性弱，开口性强，储层压力低，则储层渗透性好，气体间的交换和迁移相对平稳，流动迅速。
2.4低气饱和度
中国主要煤炭区的煤层气资源和饱和度相对较低。
2.5煤岩表面带电荷
煤岩表面比常规砂岩和碳酸盐岩表面有更多的电荷，煤岩表面电位由正向到负向。环境pH值增加，表面电位降低，不同煤岩的等电点大小不同，大部分都小于7。
3煤层气井储层保护钻井工艺的背景
煤层气作为一种已经在国际上被开发利用的有效气资源，在它的开发与利用上是有非常重大的意义的，现阶段我国正加大煤层气开发力度，通过对煤气层的开发与利用，将大大改善我国的资源利用结构，减少对煤炭资源的依赖程度，有效促进国内资源利用型水平的转型调整，能够促进国家能源结构的调整，增快国内环境治理水平，有效发展生态环境建设。
4钻井过程中保护煤储层的主要技术措施
4.1欠平衡钻井过程
煤层气欠平衡钻井技术是一项复杂的技术，涉及到了许多的不确定性。而实现欠平衡钻井的主要方法就是自然方法和人工诱导方法。在自然方法中，当地层压力系数大于1.10的时候，普通钻井可以采用减轻泥浆密度来实现欠平衡钻井；人工诱导方法是当地层压力系数小于1.10的时候，使用低密度流体做为钻井液，实现欠平衡钻井。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆比如空气钻井可以利用压缩空气做为清洗的介质，将切屑带出地面，减少储层污染。
4.2钻井液技术
4.2.1钻井液对煤储层的侵入
普通的低固相粘土钻井液往往会造成煤储层破坏，减少煤层气的产能。主要原因是钻井液中的固体颗粒在正压差作用下进入地层，导致地层中的气流通道堵塞和地层的渗透性降低；煤层和煤层顶部的泥质土壤泥岩中的粘土易于水化和膨胀，加剧了对煤储层的破坏。颗粒分散在泥浆组合物中越细，颗粒对煤层渗透性的破坏越严重。同时煤储层容易受到碱损害，钻井液中的碱含量也不容忽视。
4.2.2钻井液技术保护煤储层
在煤层气钻井中使用低密度，低粘度，低pH值，低失水和低固相（或无固相）的钻井液技术可以满足安全钻井的要求，也可以防止钻井液在碱性环境中进入地层，造成粘土、固体颗粒和高分子聚合物等的地层侵害。
4.2.3固井过程
低密度水泥浆通常用于煤层气井固井作业。煤层气固井中最主要的要求是对煤层底板的封隔。考虑到对煤储层的保护，用于煤层气固井的水泥浆密度多数为1.20-1.60g/cm3，使用粘稠水泥浆在0.5-0.8m/s的低返速下固井作业。
5煤层气井储层保护钻井工艺的种类
5.1气体和雾化钻井工艺
气体和雾化钻井工艺一般运用在我国西北的缺水地区，气体和雾化钻井工艺运用的原理主要是指利用气体来替代普通钻井液，防止在钻井过程中的一些液体或固体颗粒堵塞煤层的裂缝，维护煤层裂缝的孔隙度，提高煤层的渗透率。同时气体和雾化钻井并不具有普遍的适用性，对于一些地质较为复杂的地质，不适合运用气体和雾化钻井工艺。
5.2泡沫钻井工艺
泡沫钻井工艺是指利用空气、稳定剂与泡发剂等生成泡沫钻井液进行钻进的一种钻井工艺。泡沫钻井工艺在保护储层、钻井提速和提高固井质量方面较常规钻井液有更大的优势，在煤层气钻井中具有不伤害煤层、稳定性较高等优势。
5.3边钻边完井工艺
边钻边完井工艺是国外在煤层气开发中总结出来的新方法，通过人为诱导煤层坍塌和形变来提高煤层渗透性的钻井方法。
5.4欠平衡钻井工艺
欠平衡钻井又叫负压钻井，是指在钻井时井底压力小于地层压力，地底的流体有控制地进入井筒并且循环到地面上的钻井技术。运用欠平衡钻井工艺可以有效的减少煤层受到钻井液的伤害，或者是造成对井眼周边岩层的损害，欠平衡钻井工艺在钻井方面使用的年限较久，对于保护储层和提高钻井速度具有很大意义。
5.5微过平衡钻井工艺
微过平衡钻井主要找到最小过平衡压力，是钻井液能够在孔壁上形成有效泥饼，减少钻井液在地层内失水量和固相的侵入，从而达到保护储层的目的。
结语
通过对煤层气井储层保护钻井工艺的研究，为国内在煤层气资源开采与生产提供借鉴，国内的煤层气开发尚处于快速发展阶段，优化使用合理的钻井工艺，提高煤层气的单井产能，加大煤层气的储层保护研究对国内煤层气资源利用很有必要。
参考文献
[1]佟峰（中石油煤层气有限责任公司韩城分公司）.煤层气钻井储层保护新技术研究[J].环球市场,2017,(23).
[2]马腾飞（中联煤层气有限责任公司）.浅析煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术[J].化工管理,2018,(11):58-59.
[3]郭帅锋（中石油煤层气有限责任公司韩城分公司）.煤层气钻井过程中的储层伤害与保护[J].环球市场,2017,(23).
论文作者:杨立成
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/6
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