Question

钻井工程

Answer 1

韩城区块煤层气开发井主要采用直井、定向井和水平井。直井和定向井采用套管完井技术,水平井采用裸眼完井技术。

1.钻具打磨

在煤层气井钻进时,直井和定向井所用钻具与煤层接触的面积有限,仅产生一定量的煤粉,但会随钻井液而排出,加上后期的水泥固井,钻具打磨对煤层气直井和定向井中煤粉产出的影响较小。水平井在煤层段进尺较长,钻具与煤层接触面积较大,将产生大量的次生煤粉。由于水平井采用裸眼完井,虽然一部分煤粉会随钻井液排出,但是还有大部分煤粉滞留在煤层。因此,钻井作业会造成煤储层发生物理性破坏,钻具打磨对煤层气水平井中煤粉产出的影响较大。

2.钻井液冲刷

外来钻井液与煤储层接触时,极易造成黏土矿物的膨胀、分散、脱落和运移,导致煤粉产出。钻井液进入煤层后,钻井液与碱敏或酸敏性矿物发生反应后会产生沉淀或者释放微粒,使煤层原始结构遭受破坏。不同矿化度的工作液,当高于煤层水矿化度时,可能引起黏土的收缩、失稳或者脱落;当低于煤层水矿化度时,则可能引起黏土的膨胀和充填矿物的溶解(赵贤正等,2014)。因此,钻井液的冲刷会造成煤储层内矿物反应以及碱敏、酸敏和盐敏等化学伤害,影响煤储层孔隙渗透性、结构稳定性及造成煤粉的产出。

3.应力条件改变

原始状态下,煤层在长期的地质演化过程中,处于应力平衡状态。由于钻井揭露煤层,对于直井及定向井,井筒周围煤岩在水平方向应力作用下发生变形,易产生煤粉。对于水平井,在水平段进尺较长,并且采用裸眼完井,煤层段井筒周围形成应力集中区,井壁上侧形成煤岩易碎区(图3-5),形成弯曲带、断裂带和垮落带,极易发生井壁破坏,产生煤粉(王庆伟等,2013)。

图3-5 裸眼井筒上壁煤层受损示意图