赴美国、日本考察钻探设备纪实

１引言为了加速我国煤层气开发的步伐,适应我国煤矿高产高效机械化安全采煤的需要,煤矿井下水平长钻孔抽放煤层气（瓦斯）显得日益重要。近年来,为了进行长钻孔抽放瓦斯,煤炭部引进了美国、澳大利亚等国多种千米水平钻机。由于中国煤矿地质条件的特殊性,这些钻机都不...     

大水头井田煤层气赋存特征及开发初步研究

文章介绍了井田煤层气的储存、运移特征, 计算了煤层气的资源量; 通过有关参数评价了井田煤层气资源抽放的可行性, 并通过井下钻孔瓦斯抽放试验及矿井１０２ 工作面巷道封闭抽放结果认为：井田煤层气储量丰富,渗透性良好,流量稳定,适宜于大规模开采。     

中国煤层气勘探开发技术研究进展

我国煤层气勘探开发工作走过了十多年的探索历程,大致可以分为三个阶段：技术引进阶段、勘探评价阶段、开发试验及探索研究阶段。目前,制约煤层气商业开发的瓶颈技术问题在于寻找煤层气富集高渗区、提高煤层气产能的开发工艺技术。本文将着重介绍我国在煤层气勘探开发技术方面的研究进展,主要包括煤层气资源评价和区块优选评价技术、钻井技术、完井工艺技术、压裂工艺技术、注CO2增产技术、煤层气地球物理探测技术、煤层气井抽放技术、煤层气生产和评价技术等等。同时,提出了今后我国煤层气勘探开发技术存在的问题和发展趋势。     

我国矿井瓦斯及其抽放综述

本文统计分析了近几年全国６００多对煤矿瓦斯泽出量和１００多对煤矿抽放瓦斯量的变化动态，分析了煤矿抽放瓦斯（煤层气开发）的发展趋势与前景，在此基础上结合中国煤矿的地层，构造，煤层，煤质与瓦斯赋存等特征，建议有针地必地选择２～３个条件较好的局矿进行一定规模，各具特点的煤层气综合开发工业性试验，以便取得经验推而广之，使我国煤矿井下抽放瓦斯与地面钻孔开发煤层气在“九五”期间直至２０１０年能跃上一个新台阶。     

煤层气综合抽采技术及应用研究

通过在井下大巷实施井下水平井与原有地面U型井对接连通,实现将地面抽采改为井下正压抽采,可解决煤层气地面抽采的诸多不利,有利于降低抽采成本,改进抽采管理水平。目前煤矿瓦斯治理采用的井下抽放方式为常压钻孔负压抽放,在钻孔过程中煤层原始地层压力因快速降压,导致出现损害瓦斯通道的压实效应;正压直接转换为无节制措施的负压抽放,初速过大易造成速敏效应,从而使瓦斯抽采影响范围小及瓦斯浓度和采收率低,而且产量衰减快,增加煤矿井下钻井工程量,经济性很差。为解决这个问题,通过对保德煤矿煤层气综合抽采技术及应用研究,采用井下正压抽采,可以有效提高瓦斯最终采收率,为降低保德煤矿抽采成本开辟了新的途径,项目具有广泛推广价值。     

焦作煤田山西组煤层气资源及其开发浅议

以焦作矿区地质勘探钻孔的瓦斯测试、井下抽放试验资料为基础，对焦作煤田山西组煤层气资源、储层特征等进行了论述和评价，井对本区煤层气开发的有利地段和开发方法进行了探讨。本区虽然煤层气资源赋存条件较好，资源丰度高，但因其处于欠饱和、低压——超低压状态以及渗透率较小的情况，为了取得煤层气开发的新突破，建议采用井下抽放与地面排采相结合的方法。     

红阳三矿储层特征及煤层气抽采方法探讨

以红阳三矿S101煤层气探采试验井的录井、试井、压裂等资料为基础分析了该地区的煤层气储层特征及S101井的排采试验曲线。结果表明:S101井地区储层具有埋深大、煤层多、间距较小、煤体结构较破碎、地层压力大、渗透率低、饱和度低、临储比极低等特点;射孔压裂排水降压式的抽采模式不适合该地区,建议利用卸压煤层气抽采技术抽采红阳三矿的煤层气资源。     

中英煤层气技术交流项目

20 0 0年初英国贸工部 (DTI)与中国国际经济技术交流中心签定了煤层气技术交流项目。目前一期项目工作业已完成 ,其中煤炭科学研究总院西安分院的研究报告得到了英方的充分肯定。今年年初启动了二期项目。拟通过借鉴英国相关技术 ,对中国的废弃煤矿进行全面研究和重点矿区监测、评价 ,以便选择最优地点进行抽放利用试验 ,从而推动我国废弃矿井甲烷抽放利用的全面发展。在为期一年半的二期项目中西安分院的主要任务是矿井甲烷运移规律、优化选区、现场监测、产能预测等研究和监测中英煤层气技术交流项目$煤炭科学研究总院西安分院@宋生印…     

煤矿区钻探技术装备新进展与展望

我国煤层气资源非常丰富。在煤矿区,煤层气(瓦斯)开发具有增加洁净能源供给、提高煤矿安全生产保障能力、减少温室气体排放等多重效益。地面钻井开发与井下钻孔抽采是煤矿区煤层气(瓦斯)开发的基本途径,同时也是煤矿区应急救援的主要手段。本文介绍了煤矿区地面煤层气开发新技术装备,大直径钻孔施工技术与装备及井下中硬、松软煤层和岩层瓦斯抽采钻孔成孔技术与装备。在此基础上分析了在新形势下煤矿区煤层气（瓦斯）抽采钻孔成孔技术和装备发展需求,为我国煤矿区煤层气（瓦斯）钻孔成孔提供借鉴。     

M-700型煤层气抽放钻机的研制

M-700型煤层气抽放钻机,是国家97新技术开发研究项目《矿用煤层气抽放长钻孔水平钻机成套设备及钻进工艺技术的开发研究》的一项主要内容。本文着重介绍了钻机的结构特点、试验情况、主要技术参数等。      

安徽两淮地区煤层气勘探开发现状及建议

煤层气资源是清洁能源,商业开发利用煤层气具有良好的经济效益和社会效益,安徽两淮地区具有丰富的煤层气资源,最新估算结果表明2000m以浅资源量为5155.47×108m3,其中淮南煤田为3614.07×108m3,淮北煤田(除濉萧矿区)为1541.40×108m3。由于地质条件的限制,目前两淮煤田主要以瓦斯井下抽采为主,采用地面钻井商业开采煤层气暂未取得成功。本文在系统总结分析两淮地区煤层气勘探开发现状的基础上,从产业规划、基础地质研究、开发技术攻关以及政策扶持等方面,对安徽省煤层气产业发展提出建议和对策。     

晋城地区煤层气井多层合采效果评价

煤层气井多煤层合采效果研究为煤炭安全、井下瓦斯治理、确定开发技术指标、单井配产、合理划分开发层系、煤层气高效开发以及制定中长期煤层气开发规划具有很好的参考价值。以晋城成庄矿区为例,将开发中后期排采效果检验井含气量等数据与邻近井原始含气量进行对比,分析3、9和15煤各煤层含气量在合层排采后的变化特征,以评价排采效果;并结合地质资料及现场排采动态进一步分析影响各煤层排采效果的主控因素。综合分析认为,成庄矿区经过多年地面煤层气多层合采,下部15号煤层比上部3号和9号煤层含气量降低更快。分析其原因认为成庄矿区15号煤层含气量降低较快的主要影响因素包括煤层渗透率、供液能力、储层压力及排采制度等。研究结果为剩余储量预测提供可靠的科学依据。      

淮北芦岭煤矿煤层顶板水平井煤层气抽采效果分析

淮北芦岭煤矿为高瓦斯突出矿井,煤层碎软低渗,瓦斯抽采困难。应用“十二五”期间开发的紧邻煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采技术,试验井已取得产气突破。为了深入分析评价地面煤层气抽采对煤矿瓦斯灾害的防治效果,基于目标煤层特征,分析煤层顶板水平井的产气规律,利用产能数值模拟技术,对生产井数据进行了历史拟合,在此基础上,进行水平井产能预测,分析水平井抽采过程中煤层气含量和储层压力变化趋势。结果表明:水平井抽采影响范围主要为裂缝和近井筒区域,井筒-裂缝系统外部区域受影响较小;水平井影响范围随抽采时间的延长逐渐增大,预测1、3、5、8、10 a的影响面积分别为0.113、0.193、0.242、0.311、0.350 km2;随着水平井抽采时间的延长,剩余含气量和储层压力逐渐降低,预测水平井抽采5 a,水平井控制范围内瓦斯含量最低可降至2.86 m3/t,平均可降至4.2 m3/t,降低50.6%。储层压力最低可降至0.85 MPa,平均可降至2.30 MPa,降低66.2%。煤层顶板水平井技术对煤层气开发和瓦斯灾害防治效果显著,是实现碎软低渗煤层瓦斯地面预抽的有效手段。      

松软突出煤层地面U型井钻完井施工工艺研究——以西山煤田东于煤矿MJDH01-H井为例

U型井作为煤层气地面抽采水平井的一种,能够较大面积的揭露储层,增加产气量。以西山煤田东于煤矿地面煤层气抽采U型井MJDH01-H试验为例,研究了松软突出煤层U型井的井身结构设计、钻进工艺参数、钻孔轨迹控制、钻井液、煤层生产套管的加工及下入等施工的关键技术,为松软突出煤层地面U型井套管完井施工提供了技术借鉴。      

新集一矿地面抽采瓦斯钻井成井技术

地面钻井抽采工作面上覆采动区的煤层瓦斯,能很好地解决低透气性煤层的瓦斯抽采难题,但因钻井的成井率低,严重限制了该技术的推广应用。通过对钻井布置、钻井结构、钻井采气及井底层位、钻井施工技术与管理等影响成井的关键因素的研究,并将地面抽采瓦斯钻井成井技术在新集一矿进行实际应用,发现施工的12个地面抽采瓦斯钻井百分之百成井,为地面钻井法抽采瓦斯的成功应用提供了参考。      

欠平衡钻井技术与煤层气开发

结合我国煤层气储层及煤层气井的特点,探讨了在我国煤层气地面开发中利用欠平衡钻井技术的可行性和必要性。      

大宁?吉县区块深层煤层气生产特征与开发技术对策

鄂尔多斯盆地埋深超过2 000 m的深层煤层气资源丰富,是煤层气勘探开发重要领域,鄂尔多斯盆地东缘大宁?吉县区块开展了一批深层煤层气工艺试验,初步取得一定效果,但规模效益开发主体技术亟待攻关。基于实验分析、生产数据和裂缝监测等资料,通过对大宁?吉县区块深层煤层气储层特征、生产动态和压裂改造效果开展评价,分析了深层煤层气生产特征并提出开发技术对策。研究认为:(1) 深层煤储层具有“低渗、高含气、高含气饱和度、富含游离气”的特征;(2) 深层煤层气产能主要受资源富集、微构造和有效改造规模控制,在正向微构造发育区,资源越富集、加液强度越大、加砂强度越大,越有利于扩大供气能力和提高单井产量;(3) 深层煤层气生产井呈现出以游离气产出为主的高产期、游离气和吸附气共同产出的稳产及递减期和以吸附气产出为主的低产期三段式产出特征。基于上述认识,提出了深层煤层气开发技术对策,实施的D6-7P1井取得较好生产效果,证实在有利区实施超大规模加砂压裂可有效提高深层煤层气产能。      

应用U型井开采倾斜构造煤层气的钻采技术研究

倾斜高陡构造煤层气钻井的共性是井斜难以控制,而且这类储层分布较广,潜力巨大。根据霍林河煤层气构造地质条件,地层倾角较大,主力煤层厚度大,渗透率较高,又属于典型的低煤阶煤层气,易于实施U型斜井钻采工艺。U型斜井钻采工艺特殊,利用定向斜井与其远端的直井在井下连通,建立煤层流体循环系统。为了保护煤层,煤层钻进过程中要采用环空充气欠平衡钻井工艺。采气时要选用排量范围广、成本低、耐砂能力强的螺杆泵,提高排采效率;U型斜井能够充分发挥倾斜地层流体势能和各井的优势,能够提高排水和采气效率。结合霍林河煤层气钻采,探讨了U型煤层气井钻完井工艺及采气工艺。     

贵州织金煤层气非储层水平井开发技术研究

直井开发煤层气钻井和压裂成本高,控制面积小,单井产气量低;煤层内水平井钻进难度大,风险高,薄煤层中井眼轨迹控制难度大,钻井液有害固相对储层伤害严重,采收率低。基于此,分析贵州织金区块煤系地质构造,提出在煤系地层内稳定的非储层内布水平井,通过压裂造缝沟通水平井上下煤层同时开发多层煤层的新思路。与常规开发方式相比,非储层内水平井具有钻井风险小、储层伤害小、单井产量高的优点,同时还可以开发煤系致密气和页岩气,提高非常规天然气利用率。研究非储层内水平井开发贵州织金煤层气技术,为解决贵州煤系地层煤层多而薄、层间距小等特性煤层气开发难题以及综合利用煤系气提供新的方式。     

宁夏汝箕沟矿区煤层气地质学特征

根据煤田勘探、煤矿开采阶段的资料,结合室内外观测测试,探讨了二号煤的煤层气地质学特征: a. 汝箕沟矿区二号煤厚度巨大、连续性强、含气量高,为煤层气开发奠定了物质基础; b. 煤阶高,但基质孔隙、割理、外生裂隙发育,储层渗透性好; c. 区域上异常高压的分布范围可能比较广泛,且吸附等温线反映出利于降压排采的特征。这些都充分说明该区煤层气的勘探开发可与沁水盆地相媲美,且在煤厚、渗透性、异常压力、吸附等方面优于沁水盆地。