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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
就我国煤层气井现阶段的情况来看，工程报废占了报废原因二分之一还要多，一些是由于固井质量不合格而导致的报废，另外一些是由于钻井队煤层造成了污染。污染导致了煤层渗透率降低和压力数据不准确等问题。面对这种现象，应重点关注影响煤层气钻井工程的工程地质因素，并在项目的勘探、开发和维护过程中对其进行研究。
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，使得煤层气得到了更好的有效开发和利用，这不仅对于煤层气的开发利用具有不容忽视的重要意义，对于我国的煤矿企业的发展来说，更有着不可小觑的作用。
2现阶段煤层气钻井工程存在的问题
2.1煤气层钻井过程中钻具与工艺的选择
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。
2.2煤层钻井过程中井壁稳定性
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。
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3.2岩石的可钻性
所谓岩石的可钻性能是指钻井过程中破碎岩石的复杂系数的大小，它代表了钻井过程中岩石物理力学性质的整体生产水平，是评判煤层气钻井是否困难还是容易的一个重要的指标。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。
3.3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，经常发生地下事故。那么，能否有效监测钻井过程中的井筒不稳定性是实现高质量，安全，低成本钻井的关键。
3.4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，如果想延长设备和钻井的寿命的同时降低成本，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。
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；对于煤层段深度来说，748.03米是一个分水岭，当煤层段深度小于748.03米时，我们想要提高钻速的话可以通过提高排量来达成。如果想要一直通过增大排量来提高钻速是不可以的，当煤层段深度超过了748.03米时，通过增大排量来提高钻速的方法便失效了。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，我国的煤炭企业的发展过程非常快，对煤层气钻井工程项目的建设质量提出了更为严格的要求，煤层及煤层顶底板岩石的力学性质、煤层岩石的研磨性、煤层岩石的可钻性、煤的结构，破裂压力和坍塌压力都是影响煤层气钻井技术的地质工程因素。在实际钻井作业中应当重视对这些因素的分析。因此我们就必须做好煤层气钻井工程中关键部位的施工质量的控制工作，认真的对煤层气钻井工程中关键部位的施工技术进行研究和把控，重点预防和监督易出现质量问题和质量事故的施工部位，有效的预防施工质量事故的发生，这样才能真正的保证煤层气钻井工程的整体质量，延长煤层气钻井的使用寿命，从而也促进了我国煤矿行业的快速发展。
参考文献：
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[2]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.
[3]孙延明,张遂安,杨红军,董银涛,张彪,孟凡圆.影响煤层气钻井工程的工程地质因素分析[J].中国煤炭地质,2016,28(12):62-66.
论文作者:杨立成
论文发表刊物:《城镇建设》2019年14期
论文发表时间:2019/9/29
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