摘 要：我國(guó)的煤層氣資源豐富，其資源總量與石油天然氣相當(dāng)，煤層氣儲(chǔ)量位居世界第三，可是煤層氣鉆井施工難度大，開采困難，以山西沁水盆地為例，地表水活躍，易井漏，砂巖硬度大，可鉆性差，地層傾角大，井易斜，鉆水平井時(shí)，水平段煤層易垮塌，而且，我國(guó)煤礦煤層氣的特點(diǎn)是單井產(chǎn)量不高，必須采用特殊工藝井才能提高產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)商業(yè)開采，多分支水平井的應(yīng)用解決了這個(gè)難題，而洞穴井作為多分支水平井的輔助井，在整個(gè)工藝施工中起到了決定性的作用。
　　關(guān)鍵詞：煤層氣 山西沁水盆地
　　中圖分類號(hào)：TD2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2012）09（a）-0045-01
　　1 施工洞穴井的目的
　　洞穴井作為多分支水平井的輔助井，其作用有3點(diǎn)：作為水平井的排采井；為水平井的施工可行性提供可靠的地質(zhì)數(shù)據(jù)和鉆井參數(shù)；煤層洞穴段為水平井提供了導(dǎo)向靶心。
　　2 井身質(zhì)量要求
　　3 資料錄取要求
　　為了達(dá)到鉆探目的和完成錄井任務(wù)，要求錄井隊(duì)與鉆井工程、泥漿人員密切配合，嚴(yán)格執(zhí)行地質(zhì)設(shè)計(jì)和甲方指令，按探井資料錄取規(guī)范，在錄井工作中一定要堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求、認(rèn)真負(fù)責(zé)的取全取準(zhǔn)各項(xiàng)資料。（1）鉆時(shí)錄井。（2）巖屑錄井。（3）循環(huán)觀察。（4）鉆井液錄井。
　　4 鉆具組合
　　一開鉆具組合：Φ311.1mm鉆頭+Φ159mm鉆鋌×3根+108mm方鉆桿。二開鉆具組合：Φ215.9mm鉆頭+Φ178mm鉆鋌×2根+Φ159mm鉆鋌×8根+Φ127mm鉆桿+Φ108mm方鉆桿。洞穴作業(yè)鉆具組合：Φ500mm割刀+Φ89mm鉆桿+108mm方鉆桿。
　　5 鉆井液設(shè)計(jì)
　?。?）鉆井液原則。鉆井液體系有利于減輕或避免對(duì)煤儲(chǔ)層的污染傷害，攜帶巖屑，提高機(jī)械鉆速，降低綜合成本。確保鉆井施工安全，分井段鉆井液能夠有效保證井壁穩(wěn)定，預(yù)防井下復(fù)雜情況的發(fā)生。進(jìn)入山西組前，換用清水鉆進(jìn)。鑒于該區(qū)地層壓力較低和清水鉆井過程中的自然造漿作用，要防止較高的鉆井液柱壓力引起的漏失和對(duì)煤儲(chǔ)層的傷害。采用化學(xué)和機(jī)械方式控制固相含量，清除有害固相。
　　6 施工流程
　　以沁水施工的FZP04-2V井為例，一開采用Φ311.1mm牙輪鉆頭一開鉆進(jìn)，11月4日鉆至井深34.35m一開完鉆，下入外徑244.50mm，內(nèi)徑226.62mm，壁厚8.94mm表層套管3根，總長(zhǎng)32.45m，下深33.85m。采用固井車固井。注入水泥6.5t，水泥漿平均密度1.85g/cm3，水泥返至地面，固井質(zhì)量合格。2007年11月6日采用215.9mmPDC鉆頭二開鉆進(jìn)，井深430.00m換用牙輪鉆頭，11月17日鉆至井深552.00m完鉆。2007年11月17日進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井、組合測(cè)井。2007年11月17日下入外徑177.8mm，內(nèi)徑161.7mm，壁厚8.05mm產(chǎn)層套管，總長(zhǎng)550.93m，下深551.03m，阻位541.00m。其中含玻璃鋼套管1根長(zhǎng)9.00m，位于481.10～490.10m。由固井車固井，共注入水泥15.6t，水泥漿平均密度1.72g/cm3，候凝至11月19日下鉆透水泥塞至540.50m，然后把泥漿換為清水，起鉆準(zhǔn)備洞穴作業(yè)。
　　7 割玻璃鋼套管、掏洞穴、替清水、投砂技術(shù)方案
　?。?）割玻璃鋼管。
　　在準(zhǔn)備割管前，先要準(zhǔn)確丈量入井鉆具，確保割刀下如準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)位置（485.00～ 489.00m）。下鉆前還要開泵試驗(yàn)一下割刀能否順利打開，防止入井后不能順利工作。當(dāng)鉆具下入設(shè)計(jì)位置后，將手把壓緊，使鉆具處于懸空狀態(tài)，打開泥漿泵，發(fā)現(xiàn)泵壓陡然上升，然后進(jìn)行低速轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)有明顯的阻力反應(yīng)，鉆具在孔內(nèi)會(huì)發(fā)出咔吧咔吧的聲響，保持割刀位置不變，轉(zhuǎn)動(dòng)半小時(shí)至一小時(shí)后，泵壓會(huì)有明顯的下降，鉆具不在發(fā)出聲響，轉(zhuǎn)動(dòng)均勻，井口返出大量玻璃鋼碎片、水泥塊及少量煤油，出現(xiàn)以上現(xiàn)象后，再慢慢給壓，如果給壓（壓力控制在10kN左右）成功說明玻璃管已完全割開。注意第一次盡量用Φ300mm的割刀，這樣施工速度比較快，在井內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的阻力也比較小，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成割玻璃鋼管作業(yè)。
　?。?）掏洞穴作業(yè)。
　　割玻璃鋼管作業(yè)完成后，起出Φ300mm的割刀，下入Φ500mm的割刀到上次割管的位置，打開泥漿泵，在原位置低速空轉(zhuǎn)，當(dāng)有大量煤油及煤屑返出后，慢慢給壓（壓力控制在10kN左右），直到掏至預(yù)定位置，一般掏穴速度比較快在30min左右，需要注意的是以上這兩個(gè)施工過程都要求鉆具長(zhǎng)度的絕對(duì)準(zhǔn)確。
　?。?）替清水。
　　起出Φ500mm的割刀后，下入Φ152mm牙輪鉆頭，以確定玻璃鋼套管底口是否變行，能否正常通過鉆頭，如果遇阻低壓低速轉(zhuǎn)動(dòng)，防止把玻璃鋼套管底口壓裂，通過洞穴后，打開泥漿泵循環(huán)至人工井底，把掉入口袋的煤屑循環(huán)干凈，然后壓入清水（要備足至少大于套管容積的清水）循環(huán)，直到井口返出清水，這一步很關(guān)鍵，直接影響投砂質(zhì)量。
　?。?）投砂作業(yè)。
　　投砂要選用上等的顆粒均勻的壓裂砂，這樣的砂不含泥質(zhì)，能夠快速沉淀，使砂面能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定。
　　8 完井作業(yè)
　　投砂24h后，下鉆探砂面位置，下鉆過程中，速度要慢，防止鉆具快速上下活動(dòng)將洞穴作業(yè)完成后，起下鉆換鉆頭，以確定玻璃鋼套管底口是否變行，能否正常通過鉆頭，并開泵將掉入套管內(nèi)的煤屑循環(huán)出來，同時(shí)將泥漿替出換成清水，把準(zhǔn)備好的干凈河砂（泥質(zhì)含量較少，顆粒均勻）投入套管，投至488.50m結(jié)束（深度以鉆具實(shí)探為準(zhǔn)），起鉆安裝井口裝置完井。
　　9 結(jié)語(yǔ)
　　洞穴井是一個(gè)技術(shù)含量相對(duì)較高、工藝較復(fù)雜的施工項(xiàng)目，它要求施工人員要仔細(xì)認(rèn)真，不能有半點(diǎn)差錯(cuò)，如玻璃鋼套管位置、洞穴位置、投砂位置等，一旦出錯(cuò)基本無法挽回，甚至全井的報(bào)廢。隨著煤層氣資源開發(fā)的不斷深入，提高產(chǎn)能必將成為其發(fā)展的瓶頸，因此在未來的煤層氣的開發(fā)過程中，洞穴井、水平井的施工將是解決這個(gè)難題的有效手段，所以掌握和推廣洞穴井施工技術(shù)對(duì)以后的煤層氣開發(fā)將是十分必要的。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 喬磊.煤層氣多分支水平井鉆井工藝研究[J].石油學(xué)報(bào)，2007，