摘要：近年來，隨著我國煤炭開采行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，煤層氣體資源受到高度重視，故煤層氣井鉆井工作彰顯其重要性。因此，需提高對(duì)煤層氣井鉆井工作的重視，采取有效的工藝技術(shù)，提升煤層氣井鉆井效率。此次以煤層氣鉆井工藝技術(shù)特點(diǎn)為切入點(diǎn)，結(jié)合煤層氣井鉆井效率的影響因素，提出具體解決措施，希望以此全面提高煤層氣井鉆井效率及質(zhì)量，并保證煤層氣井鉆井工作過程的安全性。

關(guān)鍵詞：煤層氣井鉆井效率工藝技術(shù)安全性

中圖分類號(hào)：TM33

DiscussiononTechnologytoImproveDrillingEfficiencyofCBMWells

ZHANGHongxingSHENLi

HenanProvincialNO.IInstituteofResourcesandEnvironmentSurveyCo.，Ltd.，Zhengzhou，HenanProvince，450000China

Abstract：Inrecentyears，withthecontinuousdevelopmentofChina'scoalminingindustry，coalbedmethane（CBM）resourcesarehighlyvalued，soCBMwelldrillingshowsitsimportance.Therefore，itisnecessarytopaymoreattentiontoCBMwelldrillingandadopteffectivetechnologytoimproveCBMwelldrillingefficiency.TakingthecharacteristicsofCBMdrillingtechnologyasthestartingpoint，combinedwiththeinfluencefactorsofCBMdrillingefficiency，thispaperputsforwardspecificmeasurestoimproveCBMdrillingefficiencyandquality，Andtoensurethesafetyofthecoalseamgaswelldrillingworkprocess.

KeyWords：CBMwell;Drillingefficiency;Processengineering;Safety

煤層氣井鉆井工藝技術(shù)對(duì)煤層氣勘探開發(fā)效率及質(zhì)量的影響較大，應(yīng)充分掌握相關(guān)工藝技術(shù)，按照技術(shù)要求開展煤層氣井鉆井施工作業(yè)，確保煤層氣井鉆井施工的效率及質(zhì)量。目前影響煤層氣井鉆井效率的因素較多，如井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鉆井液體系問題、鉆井工藝技術(shù)問題、鉆井設(shè)備配套問題等[1]。本文圍繞“提高煤層氣井鉆井效率的工藝技術(shù)”展開分析。

1煤層氣鉆井工藝技術(shù)特點(diǎn)分析

1.1井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

基于井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)層面分析，需明確煤層氣井開采的具體步驟，綜合分析各方面因素，將具體的井身結(jié)構(gòu)確立下來。并且，有必要確保技術(shù)套管可以抵達(dá)煤層頂部地層，使?jié)B透質(zhì)量問題的發(fā)生得到有效預(yù)防控制。在合理選用鉆井液的基礎(chǔ)上，配合適宜的工藝技術(shù)，以此提高鉆井作業(yè)效率，并使煤儲(chǔ)層得到有效保護(hù)。當(dāng)然，還需檢測煤層氣含水量，保證井降壓需求可以獲得滿足，使地層壓力降低，并解析甲烷氣。在生產(chǎn)套管施工中，固井過程需利用到雙凝水泥，并保證水泥環(huán)強(qiáng)度與施工標(biāo)準(zhǔn)要求相符，進(jìn)一步提升封固效果。此外，可以選擇低密度的水泥完成上部階段施工作業(yè)，提升固井效果，并使固井中的下部地層得到有效保護(hù)，避免發(fā)生壓漏風(fēng)險(xiǎn)問題。圖1為煤層氣井鉆井工作原理圖。

1.2取心工藝特點(diǎn)

基于取心工藝特點(diǎn)層面分析，必須保證煤心完整，確保甲烷吸附氣散失量維持在合理范圍當(dāng)中，仔細(xì)分析產(chǎn)氣能力，準(zhǔn)確計(jì)算煤含氣量，在對(duì)鉆井合理設(shè)置的基礎(chǔ)上，選擇合理科學(xué)的煤氣層開采方案?；诩淄楹瑲饬繖z測過程中，需將誤差控制在合理范圍內(nèi)，選擇繩索取心工具，以便對(duì)起鉆時(shí)間和取心時(shí)間進(jìn)行控制，充分滿足施工要求，確保煤心解析測試值的準(zhǔn)確性。此外，采取煤層氣鉆井工藝過程中，需合理使用井控技術(shù)，加強(qiáng)技術(shù)管理，優(yōu)化配置防噴器裝置，保證裝置配套的合理性及科學(xué)性。并且還應(yīng)做好施工現(xiàn)場安全管理工作，禁止明火入場，使爆炸風(fēng)險(xiǎn)事故得到有效預(yù)防控制。

2煤層氣井鉆井效率的相關(guān)影響因素分析

2.1井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度高

基于煤層氣井鉆井作業(yè)期間，由于井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度高，通常采取三級(jí)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，為了確保煤層參數(shù)的正確性，第一次開鉆（簡稱“一開”）需選用膨潤土鉆井液，第二次開鉆（簡稱“二開”）選用低固相聚合物鉆井液，以此使煤儲(chǔ)層得到有效保護(hù)。同時(shí)，考慮到上部井段穩(wěn)定性得到有效保證，基于鉆井過程中有必要把技術(shù)套管封固至煤層頂部上方的井段位置。因鉆具的型號(hào)比較多，需結(jié)合工程項(xiàng)目的具體情況，合理選用鉆具組合方式，結(jié)合相關(guān)施工要求，尤其是處于探井取心期間，需做好取心速度控制，對(duì)改變傳統(tǒng)油氣井取心工藝合理改進(jìn)，使鉆井施工質(zhì)量得到有效提升[4]。傳統(tǒng)煤層取心期間，通常使用全井繩索取心技術(shù)，但該技術(shù)難以與施工要求相符，而煤層氣繩索取心工具能夠保證施工順利進(jìn)行，使煤層氣井取心工作順利、高效完成。在井眼為?215.9mm時(shí)，可以充分發(fā)揮煤層氣井繩索取心工具的優(yōu)勢。一般在鉆井時(shí)，二開選擇?311.15mm進(jìn)行施工，但單位面積鉆壓力不足，難以保證鉆井效率，且成本較高。所以，需了解井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜問題，采取有效解決措施，進(jìn)而確保煤層氣井鉆井效率的提高。

2.2鉆井液體系問題因素

鉆井液體系是煤層氣鉆井施工中的重要部分，從現(xiàn)狀來看該體系存在一些不合理的地方，難以對(duì)煤儲(chǔ)層起到有效保護(hù)作用，容易導(dǎo)致儲(chǔ)層參數(shù)不夠準(zhǔn)確。其間，一般都是選擇聚合物鉆井液用于施工過程，但因井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度高，使煤層穩(wěn)定性難以得到有效保證，施工質(zhì)控不當(dāng)易引發(fā)坍塌等風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。所以，基于煤層氣井鉆井作業(yè)工作開展期間，有必要落實(shí)有效對(duì)策，使鉆井液體系問題得到有效解決。

2.3鉆井工藝技術(shù)問題因素

通過對(duì)煤層氣的產(chǎn)出和常規(guī)油氣的產(chǎn)出進(jìn)行對(duì)比分析可知，前者的產(chǎn)氣量較少，對(duì)此須合理控制煤層氣井鉆井施工成本，以便促進(jìn)煤層氣井鉆井施工效益的提升。通過相關(guān)影響因素分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致煤層氣產(chǎn)氣量少主要受到鉆井工藝技術(shù)不夠優(yōu)化的影響，所以需及時(shí)革新鉆井工藝技術(shù)。

2.4鉆井設(shè)備配套問題因素

在煤層氣井鉆井工作開展期間，需使用各種各樣的鉆井設(shè)備，其使用效果對(duì)煤層氣井鉆井效率的影響較大。從現(xiàn)狀來看，許多單位采用水文鉆機(jī)或車載液壓鉆機(jī)進(jìn)行鉆井施工，這些設(shè)備的功率較小，使用成本低，有些設(shè)備利用單機(jī)來帶動(dòng)泥漿泵和鉆機(jī)，若是泥漿泵的功率不夠，則很難處理井底的巖屑，進(jìn)而會(huì)使鉆井效率受到影響，難以保證水力破巖效果，還容易發(fā)生卡磚、井底鉆具組合磨損等問題。除此之外，基于鉆井施工期間，若固控設(shè)備未能得到規(guī)范應(yīng)用，加上難以及時(shí)處理鉆井液，會(huì)導(dǎo)致鉆井液性能弱化，進(jìn)而對(duì)鉆井施工的效率產(chǎn)生較為明顯的影響，且難以對(duì)煤儲(chǔ)層起到有效保護(hù)作用。由此可見，為提高煤層氣井鉆井效率，優(yōu)化鉆井設(shè)備配套至關(guān)重要。

3相關(guān)解決措施分析

3.1解決井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的措施

因煤層氣井鉆井結(jié)構(gòu)復(fù)雜情況，所以需采取有針對(duì)性的解決措施，具體如下。

1. 在開發(fā)井眼過程中，有必要對(duì)專業(yè)繩索取心工具合理應(yīng)用，利用相關(guān)工具，使井身結(jié)構(gòu)獲得有效降級(jí)處理?；谝婚_作業(yè)時(shí)，需選用配套的表層管套及井眼；基于二開作業(yè)期間，需選取配套的技術(shù)套管及井眼；基于三開作業(yè)期間，需選用配套的生產(chǎn)套管及井眼。
2. 通過有效措施的實(shí)施，使上部井壁得到有效保護(hù)，并合理設(shè)置保護(hù)儲(chǔ)層，以煤層要求為依據(jù)，合理選取井液體系，取消技術(shù)套管，確保井身結(jié)構(gòu)變?yōu)槎_井身結(jié)構(gòu)，使井身結(jié)構(gòu)得到有效簡化。期間可選擇兩種形式。其一，一開選取?177.8mm表層套管、?215.9mm井眼；二開選擇?114mm生產(chǎn)套管、?152.4mm井眼。其二，一開選擇?244.5mm表層套管、?311.15mm井眼，二開選擇?139.7 mm生產(chǎn)套管、?215mm井眼。通過對(duì)一開選擇的井眼機(jī)械鉆使用情況分析可知，?311.15mm井眼機(jī)械鉆速度＞?215.9mm機(jī)械鉆速度，以此大幅度提升煤層氣井鉆井效率[5]。

3.2解決鉆井液體系問題的措施

通過對(duì)現(xiàn)代化鉆井技術(shù)合理運(yùn)用，并結(jié)合煤儲(chǔ)層特點(diǎn)，對(duì)非滲透鉆井液體系優(yōu)化改進(jìn)，可進(jìn)一步對(duì)表面化學(xué)原理合理利用，基于地面將一層非滲透性薄膜有效構(gòu)成。值得注意的是，和傳統(tǒng)橋堵地層使用方式對(duì)比，在合理使用無滲透鉆井液的基礎(chǔ)上，可對(duì)鉆井液中顆粒形成的引力有效利用，使地層密封處理作業(yè)有效完成。同時(shí)，在對(duì)無滲透鉆井液具備的引力作用合理應(yīng)用條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)地層的密封處理，基于巖石表面將各方面的引力集中，之后選取相同的鉆井液，處理各井眼的地層，能夠使孔隙封閉效果增強(qiáng)。結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)分析，無滲透鉆井液與普通鉆井液相比，在應(yīng)用效果方面優(yōu)勢明顯，能夠確保巖石恢復(fù)率、滲透率＞90%。并且，以煤儲(chǔ)層的特點(diǎn)為依據(jù)，在對(duì)無滲透鉆井液應(yīng)用體系優(yōu)化的基礎(chǔ)上，能夠使鉆井液成本得到進(jìn)一步提升，其間無須使用技術(shù)套管，能夠取代聚合物鉆井方式，簡化井身結(jié)構(gòu)，提升施工效率。值得注意的是，我國在研究非滲透鉆井液材料層面的經(jīng)驗(yàn)越加豐富，可以降低使用成本，在井壁構(gòu)建一層非滲透薄膜，提升井壁的穩(wěn)定性。

3.3解決鉆井工藝技術(shù)問題的措施

考慮到鉆井工藝技術(shù)存在的問題得到有效解決，有必要嚴(yán)格遵循經(jīng)濟(jì)性基本原則，在詳細(xì)分析評(píng)價(jià)鉆井工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，對(duì)施工所需設(shè)備合理增加，并做好技術(shù)推廣工作，以便對(duì)鉆井工藝技術(shù)合理運(yùn)用，使施工成本得到有效降低。例如：旋沖鉆井工藝技術(shù)的使用效果理想，通常應(yīng)用到地層穩(wěn)定區(qū)域，其間可以把空氣當(dāng)作循環(huán)介質(zhì)，采取空氣潛空錘進(jìn)行鉆井作業(yè)。需注意，此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用過程中，將壓縮空氣當(dāng)作動(dòng)力，可以使高強(qiáng)的沖擊力產(chǎn)生，且具備較高的沖擊頻率，當(dāng)鉆頭獲得動(dòng)力傳遞后，能夠?qū)︺@機(jī)的轉(zhuǎn)盤起到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)作用，保證可以鉆進(jìn)井底。除此之外，結(jié)合旋沖鉆井工藝技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況來看，其優(yōu)勢較多，具體包括以下幾個(gè)方面。

1. 在應(yīng)用旋沖鉆井工藝技術(shù)時(shí)，空氣密度比較低，可以使循環(huán)介質(zhì)對(duì)井底產(chǎn)生的壓力得到有效降低，進(jìn)而使機(jī)械鉆井速度得到有效提升。
2. 井內(nèi)的空氣循環(huán)速度比較快，可以確保處于井底的巖屑上升至地面位置，大幅度減少切削工作量。
3. 井內(nèi)的壓縮空氣能夠?qū)r屑進(jìn)行有效處理，加大鉆井作業(yè)動(dòng)力，提升機(jī)械鉆進(jìn)的速度。
4. 在應(yīng)用旋沖鉆井工藝技術(shù)時(shí)，可以用最低的成本完成空氣介質(zhì)的制備，對(duì)鉆井中的井漏、供水困難等問題及時(shí)處理，進(jìn)一步使施工成本得到有效控制。此外，還可以將液體作為循環(huán)介質(zhì)，對(duì)地層不穩(wěn)定區(qū)域及時(shí)處理，以此促進(jìn)鉆井效率的提升。

3.4解決鉆井設(shè)備配套問題的措施

為解決鉆井設(shè)備配套問題，一方面，須范設(shè)置單機(jī)泵組，確保水力攜砂作用能夠有效展現(xiàn)出來，保證井眼的穩(wěn)定性與暢通性?；跍\煤層氣井定向鉆井過程中，若缺少大排量泥漿泵，須對(duì)單級(jí)泵組進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，利用原鉆井液泵進(jìn)行施工作業(yè)。另一方面，需結(jié)合施工實(shí)際情況，規(guī)范設(shè)置固控設(shè)備。基于地面循環(huán)中，如果沒有合理處理鉆井液固相，鉆井液的作用很難有效發(fā)揮出來。此外，在規(guī)范設(shè)置四級(jí)固控設(shè)備的基礎(chǔ)上，需將儲(chǔ)層保護(hù)好，根據(jù)現(xiàn)場具體情況，合理選取固控設(shè)備方案，保證施工效益得到有效提高。

4結(jié)語

通過本次分析研究，可知煤層氣鉆井工藝技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)勢較多，考慮到煤層氣井鉆井效率能夠有效提高，需結(jié)合相關(guān)影響因素，如井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、鉆井液體系問題、鉆井工藝技術(shù)問題、鉆井設(shè)備配套問題等相關(guān)影響因素，然后實(shí)施合理科學(xué)、有針對(duì)性的解決措施，使煤層氣井鉆井效率得到有效提升，進(jìn)一步全面提升煤層氣開采工作的質(zhì)量效益水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 李稱心.煤礦采空區(qū)煤層氣井鉆井工藝[J].中國煤層氣，2019，16（5）：3-7.

[2] 王瑞帆.煤層氣井用清水壓裂支撐劑的制備及性能研究[D].太原：太原科技大學(xué)，2023.

[3] 殷躍杰.煤層氣水平井鉆井工藝研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2021（24）：35-37.

[4] 張峰.煤層氣井鉆井工藝分析及優(yōu)化建議[J].西部探礦工程，2021，33（8）：60-61，64.

[5] 李浩.穿煤柱水平煤層氣井工程開發(fā)與實(shí)踐[J].山西化工，2020，40（6）：73-75.