煤层气钻井对储层的伤害机理分析

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1、总第129期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2010．07．035煤层气钻井对储层的伤害机理分析周一帆，王德利，刘力。(1．新疆煤田地质局156队，新疆乌鲁木齐830009；2．新疆煤田地质局161队，新疆乌鲁木齐830009：3．中国地质大学工程学院，湖北武汉430074)摘要：加快煤层气的勘探与开发对我国改善能耗结构，缓和能源紧张状况，减少环境污染，保障煤矿井下安全都具有重大意义。由于煤储层有其自身的特点，在勘探过程中比常规油气层更容易受到伤害，文章在介绍了煤储层及煤层气井的特点基础上，分析了钻井过程中钻井液和钻井压力对储层的

2、伤害机理，并指出了钻井过程中应注意的问题。关键词：煤层气；储层；煤层气钻井中图分类号：P618．11文献标识码：B文章编号：1005—2798(2010)07—0087—02煤层气(Coalbed—Methane)是在煤层中自生自吸。当井内压力降至解吸压力以下时，气体便从煤储的一种非常规天然气¨，以吸附或储集方式存在体内表面解吸出来，并随着层内流体由压力高的区于煤层孔隙与裂缝中。我国的煤层气资源十分丰域向压力低的区域渗流和聚集，最后达到可供工业富，预测全国有39个含煤盆地、67个聚煤单元，性开采的气量。20001TI以浅的煤层气资源量约为22．5×10m。

3、4)储层的特性不同。煤层割理发育，易受压加快煤层气的勘探与开发，对于改善能耗结构，缓和缩，非均质性强，机械强度低，力学稳定性差，在外力能源紧张状况，减少环境污染，保障煤矿井下安全都作用下极易破碎。该特点在钻井上极易引起煤层的具有重大意义。坍塌、破碎，导致井径扩大。与天然气储层不同，煤储层具有双重功能，煤层5)存储的空间不同。煤储层是具有基质孔既是甲烷气的生气层又是储集层，而煤层的渗透性隙与裂缝孑L隙特征的双孔隙系统，渗透率小于1×低，孔隙压力低，钻井和完井过程中煤层极易受到伤l0～m(远远小于油气储集层砂岩的渗透率)，储害，而且受到伤害后很难消除。因此决定

4、了煤储层层孔隙压力一般低于静水压力。比常规油气层更容易受到损害。2钻井过程中对储层伤害机理分析l煤储层及煤层气井的特点2．1钻井液对储层的伤害分析与常规天然气储层不同，煤层埋藏浅，一般在在钻进煤层时一方面为了解决煤层破坏和高剪300～1500m之间，井底温度及压力低，远远小于油切应力造成的井眼不稳定问题，要提高钻井液、完井气井的井底温度与压力。与常规油气储层相比，煤液的密度，也就是增加其固相含量；但另一方面由于储层与煤层气井具有以下特点：煤层极易污染，特别是受钻井液、完井液和固井水泥1)存在状态不同。煤层气主要呈吸附状态浆中固相颗粒的污染，导致地层压力、渗

5、透率测试的存在于基岩孔隙的内表面上(70％～95％)，只有不准确，表皮系数大，后期处理相当困难。解决钻井少量以游离状态(10％～20％)或溶解状态存在于液对煤层的污染、伤害问题一直是困扰煤层气钻井煤层的孔隙与裂缝中，其储集方式与以游离态为主的重要课题。的石油、天然气有根本的不同。钻井液对储层的伤害主要有两个因素：一是煤2)保存方式不同。煤层气具有独特的保存体对钻井液的吸附或吸收；二是钻井液中的固相颗方式——压力封闭，这种特殊的保存方式决定了其粒对煤中裂隙通道的堵塞。前人的研究表明，煤是开采方式的特殊性。由高度交联的大分子网和其它互不交联的大分子链3)采气方

6、式不同。煤层气产出规律与天然组成的。因此与砂岩不同，煤具有很强的吸收或吸气不同，必须经过较长时问的排水降压后才慢慢解附各种液体和气体的能力。煤吸收气体和液体的结收稿日期：2010-05-27作者简介：周⋯帆(1981一)，男，湖北麻城人，硕上，工程师，从事地质岩芯钻探及安全管理工作。872010年7月周一帆等：煤层气钻井对储层的伤害机理分析弟19叁弟7期果之一是煤体膨胀，其膨胀程度取决于液体和气体化都会引起渗透率的较大变化。根据前人所做的相的化学性质。由于煤中裂隙的孔隙度很低(大约为关实验表明，煤的渗透率随压力的增加而降低。1％～2％)，且只有它才与煤层的

7、渗透率有关，并作当有效应力增加到13．8MPa时，煤的渗透率可降低为煤基质中所含气体的流通通道J，所以，煤吸收1～2个数量级。煤样若经多次加压一卸压，可以发液体后即使煤基质有轻微的膨胀，也会引起裂隙孔现，加压会使渗透率降低，而卸压时渗透率只能得到隙度和渗透率的大幅降低。已有研究表明，煤吸收一定程度的恢复，从而造成渗透率的损失(即所谓液体并随之引起的机制膨胀和渗透率下降这个过程的渗透性滞后现象)。钻井过程中的压力变化很可几乎是不可逆的，也就是说用减压的办法来把煤体能引起煤层发生这种变化。吸收的液体化学物质除掉基本上是不可能的。因钻井压力变化对储层的伤害通常由

8、两种因素造此，钻井过程中钻井液中的任何化学物质与煤体的成：一种是钻