神府區(qū)塊煤層氣固井技術(shù)研究及應(yīng)用.pdf

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1、神府區(qū)塊煤層氣固井技術(shù)研究及應(yīng)用謝海濤(中石化華北石油工程有限公司井下作業(yè)分公司，陜西榆林71900)摘要：本文介紹了煤層氣固井的特點(diǎn)及難點(diǎn)，根據(jù)煤層氣井的特點(diǎn)及煤儲(chǔ)層的特性，優(yōu)化了適合煤層氣井固井的低失水早強(qiáng)水泥漿體系，并且成功在FG—T1井應(yīng)用，固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)，總結(jié)出了適合煤層氣固井的水泥漿體系及工藝=關(guān)鍵詞：煤層氣；技術(shù)對(duì)策；固井；漏失；頂替效率煤層氣的主要成分為甲烷，是一種非常規(guī)天然氣，在煤形成過程中逐步生成，以吸附或儲(chǔ)集方式存在于煤層孔隙中，通過排水降壓的作用解析出來(lái)。但由于煤層氣的產(chǎn)量比較低，大多數(shù)煤層氣井需要通過大型水力壓裂進(jìn)行投產(chǎn)，所以，煤層氣井的固井質(zhì)量

2、關(guān)系到煤層氣開發(fā)井的壽命長(zhǎng)短。1神府區(qū)塊概況1．1地理位置神府區(qū)塊位于陜西省東北部，隸屬于神木縣與府谷縣管轄。區(qū)塊東西寬33km，南北長(zhǎng)65km，區(qū)塊面積為1971．36km2。本區(qū)屬于黃土塬地貌，地形以黃土丘陵為主，地勢(shì)起伏較大。由于長(zhǎng)期受流水切割，地形破碎，溝壑縱橫，水土流失嚴(yán)重。1．2地質(zhì)特征神府區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地東北部伊陜斜坡東段、晉西撓褶帶西緣，為一西傾的平緩單斜，傾角不到l。，構(gòu)造為鼻狀發(fā)育；晉西撓褶帶在鄂爾多斯盆地東緣，呈帶狀延伸。屬于中晚元古代一古生代相對(duì)隆起狀態(tài)，只在中晚寒武世、早奧陶世、晚石炭世及早二疊世有較薄的沉積。中生代侏羅紀(jì)末隆起，與華北地臺(tái)

3、分離，形成鄂爾多斯盆地東部邊緣。晉西撓褶帶的形成屬于燕山運(yùn)動(dòng)，該區(qū)域構(gòu)造東翹西伏，呈階狀，也可視為伊陜斜坡東部翹起部分。該構(gòu)造帶的東緣南部屬于南北向的狹窄背斜構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造帶的西部多發(fā)育南西～北東向鼻狀構(gòu)造。晚石炭世一早二疊世沉積的海陸過渡相含煤層系是該區(qū)域上古生界的主力含煤地層，且本溪組和山西組均發(fā)育厚度較大，穩(wěn)定性較好的可采煤層。2煤層氣井固井的難點(diǎn)和普通油氣井相比，煤層氣井固井的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下：2．1井深淺，替漿量少，頂替效率低煤層氣井相對(duì)普通油氣并而言，井深淺，替漿量少，注完水泥漿已有大多數(shù)水泥漿進(jìn)入環(huán)空。受井內(nèi)條件限制，固井時(shí)難以實(shí)現(xiàn)紊流+塞流的頂替方式，

4、且紊流頂替時(shí)環(huán)空返速高，摩阻大，在替漿過程中容易壓漏地層。2．2壓力梯度低，封固段長(zhǎng)煤層氣開采方式獨(dú)特，要求進(jìn)行全井一次封固，封固段長(zhǎng)一般在500一1500n，之間。一次封固段長(zhǎng)、煤層孔隙壓力梯度低，水泥漿比重比鉆井用泥漿比重高得多，若固井過程中水泥漿比重高、施工節(jié)點(diǎn)控制不當(dāng)，很容易在固井過程中出現(xiàn)漏失現(xiàn)象，影響水泥漿封固長(zhǎng)度及固井質(zhì)量，水泥漿滲入煤層，對(duì)煤儲(chǔ)層造成大面積的傷害，影響煤層氣的后期開發(fā)。2．3溫度低，水泥漿配方設(shè)計(jì)困難煤層氣井井深淺，井底溫度低(如神府區(qū)塊煤層氣井井底溫度在45℃左右)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于油氣井的井底溫度，特別是上部井段溫度更低，水泥漿尤其低密度水泥

5、漿的水化速度慢，強(qiáng)度發(fā)展緩慢、早期強(qiáng)度低，稠化時(shí)間長(zhǎng)，為了加快水泥漿的水化速度，提高早期強(qiáng)度，縮短稠化時(shí)間，必須加入早強(qiáng)劑、促凝劑。3固井技術(shù)對(duì)策研究通過認(rèn)真分析煤層氣井固井難點(diǎn)及從相鄰區(qū)塊了解的固井施工資料后，認(rèn)為要提高煤層氣井固井質(zhì)量，一是必須優(yōu)化水泥漿性能，采用合適的水泥漿體系；二是采用合適的固井技術(shù)工藝。3．1改善水泥漿性能經(jīng)過多次室內(nèi)試驗(yàn)，篩選出了適合煤層氣井固井的水泥漿配方及性能。低溫下漿體穩(wěn)定性好，水泥石強(qiáng)度發(fā)展快；水泥漿凝固后，降失水劑及漂珠能堵塞水泥基質(zhì)中的孔隙，降低水泥石的滲透率。水泥漿的稠化時(shí)間通過改變促凝劑的加量來(lái)調(diào)整，來(lái)滿足不同井深的固井要求。

6、3．2采用合適的固井技術(shù)措施煤層氣井固井要求既能保證固井質(zhì)量，且對(duì)煤儲(chǔ)層的傷害小，有利于保護(hù)煤儲(chǔ)層。經(jīng)過認(rèn)真分析煤層氣固井難點(diǎn)后，固井時(shí)采取了以下技術(shù)措施：④采用了低失水、高早強(qiáng)的水泥漿體系，低密度水泥漿與常規(guī)水泥漿失水量低，穩(wěn)定性好，早期強(qiáng)度發(fā)展快，候凝時(shí)間短。②采用密度為l。85一l，90∥cn-3常規(guī)水泥漿封固井底到煤儲(chǔ)層以上200m的井毆，采用密度為1．40一1．50∥(m3的低密度水泥漿封固充填段。低密度水泥漿十常規(guī)密度水泥漿來(lái)降低環(huán)空的靜液柱壓力，提高固井質(zhì)量與保護(hù)煤儲(chǔ)層相結(jié)合。通過合理安放扶正器，確保套管居中，提高頂替效率。④全程采用層流+塞流頂替，確保不

7、漏失，且提高固井質(zhì)量。3現(xiàn)場(chǎng)固井實(shí)踐Fe—Tl并是一口預(yù)探井，位于陜西省榆林市府谷縣，設(shè)計(jì)井深l520．39m，實(shí)鉆井深1498m，完鉆時(shí)鉆井液密度1．08加m3，粘度48s，煤層頂界1323．7m，底界1458．2m。套管下深1496．3l瑚，套管下到位后以30l／mi【l的排量循環(huán)兩周、循環(huán)壓力3MPa，組織固井施工。固井時(shí)注隔離液4m3，注平均密度1．42咖m3的低密度水泥漿32m3，注平均密度1．83咖m3的常規(guī)水泥漿19m3，替漿18．9-一一3，碰壓由12T16MPa(在替漿至12m3時(shí)井口返漿變小，有漏失現(xiàn)象)，放回水?dāng)嗔鳎?/p>