煤层气钻井过程中的储层伤害与保护

煤层气钻井过程中的储层伤害与保护

崔骏

中国煤炭地质总局广东煤炭地质局勘查院510440

【摘要】近年来在经济全球一体化的影响下，我国的国民生活水平获得了极大程度的提高。信息化、智能化、自动化设备的广泛使用，加速了我国国民对能源的需求量。煤层气作为一种绿色无污染能源，其开发与应用将会在提高我国能源利用率的基础上，进一步促进我国的生态可持续发展。本文以煤储层作为主要研究对象，首先简要说明了煤层气的形成因素与形成机理，然后从煤层气钻井施工角度出发，分析煤层气钻井施工过程对储层潜在的伤害影响，并深入探讨储层保护的有效措施与手段。科学、合理的煤气层开采技术，能够减少钻井施工对储层的伤害，并能够为我国的能源资源可持续发展提供有力的支撑与保证。

【关键词】煤层气钻井；生态发展；储层保护；形成机制

0引言

煤作为一种天然的特殊沉积岩，其有机物的产量极为丰富。煤储层在受到地球物理活动与化学反应的双重影响下，慢慢的会形成储层煤层气[1]。煤层气中包含大量的有机气体，这些气体中以甲烷气体最为丰富。这使得煤层气作为一种绿色无污染燃料资源，为我国能源生态可持续发展，提供了重要的资源保障与技术支持[2]。与此同时，在煤层气钻井过程中所采用的技术工艺，能够直接影响煤储层的生态发育与可持续发展。为了能够极大程度的降低煤层气钻井对煤储层造成伤害，采取科学技术手段对储层实施有效保护，从生态可持续发展角度来说，具有重要的研究价值与实践应用意义。

1 煤层气形成因素与形成机理

1.1煤层气的形成因素概述

煤层气作为一种绿色环保能源，主要来自于正交断层的煤储层[3]。一般来说，煤气层的储量与密度与区域性环境、煤层厚度、煤层气体比例等，有重要且直接的关联关系。煤储层内的有机物成分，是影响煤层气质量的重要因素之一。勘测结果证明，在煤储层内有机物成分越高，其所对应的煤层气密度也越高；煤层厚度越高，其内部所吸附的煤层气厚度也越高。

煤层气主要来自于地球运动而导致的煤储层裂隙。常见的裂隙的类型主要包括三种，分别为：1）内生型裂隙；2）继承型裂隙；3）外生型裂隙。这些裂隙由于其生成机理存在一定的差异性，所以在煤储层中所表现的类型也完全不同。不同的裂缝产生原理，导致对煤储层的保护充满难度。与此同时，部分煤层气出现在储层的微孔隙结构之中，而孔隙的尺寸在一定程度上，受到水体流动和煤化作用的强烈影响。大量的不确定因素，导致钻井风险大大增加，孔隙的变化强化了煤储层保护的困难性。

1.2 煤层气的形成机理概述

在长期的地球动力活动中，煤层气在储层中通过正交断层不断流动，并在逐渐积累各种有机气体的过程中，获得了自身浓度的增加与饱和度的增强。在对煤层气研究的过程中发现，煤层气具有较为明显的结构特征，且拥有机质孔隙与裂隙孔隙双孔隙结构。这种结构使得煤储层对应力的变化极为明显，且其储层的渗透率具有一定的不可逆性。受各种外在因素影响与作用，煤储层具有较多裂缝，这种裂缝中不但存储了煤层气，还存储了一定程度的水和其他物质。多物质形态的形成，使得煤岩表层聚集了一定的负电荷，增加了煤储层的煤层气吸附强度。而且，煤层气的主要组成元素甲烷、液态烃、二氧化碳、氮气等气体，当这些气体处于饱和状态下，借助于脱水作用，极易产生大量的煤层气。煤层气在日积月累之中，就能够逐渐堆积成具有高饱和浓度的煤层气储层。

2 煤层气钻井储层伤害情况分析

在实施煤层气钻井工艺时，不同的钻井技术对储层造成的伤害程度也有所不同。但从整体来说，如果在钻井工作中实施科学的钻井工艺，则能够有效减少钻井对储层的伤害，并能够提高煤层气的开采产量与质量。一般而言，对煤层气钻井储存产生伤害的主要原因，包括以下几个方面：

2.1 煤层气钻井过程中对储层的伤害

在实施煤层气钻井工艺时，需要使用煤层气钻井液协助完成钻井工作。在煤层气钻井液的选取与配比方面，如果选择的钻井液与该区域储层的矿物质产生不相容问题，则会直接导致煤储层渗透性的降低，还会在一定程度上促使矿井附近矿物质与钻井液发生化学反应，产生絮状沉积物阻塞钻井口，影响煤层气的开采速度与效率。同时，由于煤储层对外部的压力敏感性较强，当实施煤气层钻井工艺时，周围压力将会增强。随着压力的不断增强，储层的渗透性将会在一定程度上发生改变，从而使煤储层渗透性降低，阻碍了煤层气的有效开采能力，并极有可能导致一定程度的煤岩储层伤害。

2.2 煤层气增产对储层的伤害

受储层的物理特性影响，煤岩层的储层渗透率对煤层气的产量具有重要的影响作用[4]。因此，在实施煤层气开采工作中，需要采取科学的手段，以提高煤层气的产量和生产效率。在煤层气的增产技术应用过程中，采用人为的方式改变裂缝面积能够提高煤层气的渗透力，但从一定程度上会改变储煤层的物理结构，影响煤储层的生态化发育，进而对煤储层的生态可持续发展具有一定的负面影响效应。在实施煤层气增产时，所使用的压裂液与储存地层的水具有一定的不兼容现象，这种不兼容会造成一定程度的煤层气渗透性降低，从而制约了煤层气的开采与煤储层的绿色生态发展。

3储层保护策略与手段的研究

从地球地质参数的视角出发，煤系地层在物理运动与地球化学反应过程中，极易出现孔隙裂缝现象。不规范的煤层气开采行为，将会直接伤害储层的地球地质结构，并会对煤层气钻井的产量产生重要影响。煤系地层发育缓慢，只有从客观的角度来分析造成储层伤害的原因，并展开科学化的煤储层保护，才能在煤层气的开采工作中，有效保障煤储层的生态发展。

3.1 最大下钻的速度合理控制

由于煤岩储层对外部压力的感受较为敏感，所以一旦钻井下钻的转速尺寸过大，或煤层气钻井工艺的实施速度过快，则很容易危害到储层的内部结构。因此，需要合理计算最大下钻速度，掌握钻具的尺寸，客观分析钻井液的配比性能才能够达到良好的储层保护功能。

3.2 固相清除技术的合理应用

对于钻井人员来说，固相阻碍是钻井环节中的重要问题。为了能够更好的降低煤层气储层的受损风险，采用故障清除技术，通过清除剂和清除设备，及时清除淤泥、淤沙，并实施化学净化工作，能够为煤层气储层带来良好的保护作用，并能够有效提高煤层气能源的开采率与开采质量。

3.3 压裂增产工艺的合理运用

为了能够在煤层气开采过程中，实现对煤层气的增产控制，需要应用压裂液来实现对煤储层的进一步裂缝化，从而提高对煤层气的开采力度。对储层保护人员来说，只有应用科学的压裂增产工艺，通过多元化的手段降低储层危险，规范钻机的活动范围与活动强度，才能够达到对储层的高效管控与保护。

4 结论

综上所述，在煤层气钻井过程中，煤储层保护的重要性不言而喻。想在提高煤层气采收率的前提下，有效实施对煤储层的保护，就需要从多元化的角度出发，合理控制最大下钻速度、应用固相清除技术、科学搭配钻井液、有效降低压裂增产对储存造成的危险。在煤层气开采与收集环节中，只有关注煤层气钻井对煤储层的伤害，并从煤储层的保护角度出发，以促进储层生态发育为基础，实施高效的保护策略与手段，才能够为我国的能源绿色生态发展与可持续发展提供良好的技术支持，也才能够让绿色能源更好的为人类所服务。

参考文献

[1]赵祥龙.煤层气钻井过程中的储层伤害与保护探究[J].云南化工,2021,48(03):110-112.

[2]李国红.浅谈煤层气钻井过程中的储层伤害与保护[J].价值工程,2019,38(28):14-15.DOI:10.14018/j.cnki.cn13-1085/n.2019.28.006.

[3]欧阳云丽. 钻井过程中井筒压力及压力波动对煤储层的伤害[D].长江大学,2013.

[4]王军鹏.沁水盆地南部煤层气储层敏感性评价与保护技术研究[J].中国煤层气,2014,11(01):25-29.