煤层气钻井工程作业规程(3)

3.5.4.1.2 降低固相含量

在进入煤系地层前采用普通优质钻井液，粘土含量小于6％；煤层段根据井型和录取参数的需要，可采用清水、无粘土和少量粘土优质钻井液，配备好固控设备。用清水作钻井液，密度应控制在1.03g/cm3以下。若水源充足时，可开放式循环。

3.5.4.1.3 降低失水量

失水量是钻井液中一项重要性能指标，为防止因钻井液滤液浸入伤害，必须使用降失水剂来控制中压失水在9ml以下。

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3.5.4.1.4 酸碱值要适当

一般pH值应控制在8～8.5之间。

3.5.4.1.5 抑制水化、膨胀

为防止泥页岩及煤储层中粘土颗粒水化分散，膨胀剥落，造成煤储层伤害，可使用钾基系列优质钻井液。

3.5.4.1.6 降低钻井液密度，实行平衡或近平衡钻井

使用无粘土或少量粘土优质钻井液、清水，再配备使用好固控设备除去有害固相，保持低密度。

3.5.4.1.7 切力和动塑比

适当的切力和动塑比，有利于携带悬浮钻屑，有效清洗井眼，降低激动压力和对煤储层的伤害。

3.5.4.1.8 国内煤层气井常用钻井液匹配参数见表3：

表3 煤层气井钻井液匹配参数

3.5.4.2 泡沫钻井循环介质

泡沫（包括充气、泡沫）作为钻井循环介质钻煤层气井，实现欠平衡或近平衡钻井，减少对煤储层的污染，参照有关标准进行设计。

3.5.4.3 气体钻井循环介质

气体（包括空气、氮气）作为钻井循环介质钻煤层气井，实现欠平衡或近平衡钻井，有利于防止对煤储层的污染，参照有关标准进行设计。

3.6 钻柱设计

钻柱设计包括钻头、钻铤、钻杆、扶正器以及井下钻具组合的选择和设计，在参照SY/T 5172标准的前提下，根据煤层气井的特殊性，具体要求如下：

3.6.1 钻头

要在综合考虑地层类型、钻头成本、钻井成本、水力参数及钻机成本的基础上，合理选择和设计煤层气井钻进钻头，确保高质高效。取煤心钻头参照本标准第3.8.3.3条款执行。

3.6.2 钻铤

3.6.2.1 根据钻井设计的钻压来确定钻柱中钻铤的数量。一般情况下，以钻压不超过钻铤重量的80%为原则。可用下列公式计算所需钻铤长度：

L=Wb/（f×Wc）

L——钻铤长度，m。

式中：Wb——设计的钻压, Kg。

Wc——空气中每米钻铤的重量， Kg/m。

f——浮力系数，无量纲，可用下式算得：

f=(ρc-ρm)/ρc

3式中：ρc——钻铤的密度，g/cm。

3ρm——钻井液的密度，g/cm。

注：考虑实际钻井摩擦力、反弹力、井斜等影响，实际设计钻铤长度计算值应加大10%左右。

3.6.2.2 确定钻压，要避免采用1～2次临界钻压之间的值。

3.6.2.3 钻进时，轴向拉、压应力中和点必须位于钻铤全长的80％左右位置。

3.6.2.4 根据防斜打直技术要求，选用钻铤直径时，视具体情况，可采用“满眼”钻具，也可采用“钟摆”钻具。必要时还可以采用变径稳定器甚至“随钻技术”。

3.6.2.5 取心时，选用的钻铤内径应满足绳索式取心器内筒通过的要求。

3.6.3 钻杆

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常用ф127mm（5）钻杆。取心时，选用钻杆内径应满足绳索式取心器内筒通过。若小井眼钻进选用Φ63mm（2-1/2）或ф73mm（2-7/8）钻杆，小井眼取心选用ф89mm钻杆。

3.6.4 扶正器

对于地层倾角大，软硬交错互层多的易斜地区。应采用扶正器，以实现“满眼”或“钟摆”钻进。通常采用螺旋式扶正器。

3.7 固井工程设计

3.7.1 套管设计

3.7.1.1 套管串结构设计

3.7.1.1.1 参照SY/T 5724套管串结构设计标准。

3.7.1.1.2 套管串结构设计必须满足地质设计要求。

3.7.1.2 套管柱强度设计

3.7.1.2.1 参照SY/T 5322标准进行套管柱强度设计。

3.7.1.2.2 设计时要综合考虑内应力、挤应力、拉应力等三种应力及完井和增产作业的需要。

3.7.1.2.3 煤层气生产井，生产和技术套管应使用API标准套管，表层套管可考虑使用API限用套管。

3.7.1.3 套管柱附件要求

3.7.1.3.1 浮鞋、浮箍要满足SY/T 5618规定的要求。

3.7.1.3.2 扶正器的数量参照SY/T 5334规定的方法进行计算。

3.7.1.3.3 完井深度在1000m以浅的煤层气直井，生产套管在目标层上下范围内每二根套管至少装一只扶正器。完井深度在1000m以深的煤层气直井、定向井和井径井斜大及方位急骤变化的井段要适当加密。环空水泥返深处要加一只扶正器。

3.7.2 固井施工设计

3.7.2.1 煤层气井固井施工设计格式，参照SY/T 5411标准进行设计

3.7.2.2 水泥返高计算，可用下列方程式计算煤储层能够承受的最大水泥浆高度：

CH＝（Fd/10-ρm）×hd/(ρc-ρm)

CH——最大环空水泥浆液柱高度，m.

式中：Fd——煤储层破裂梯度，kPa/m；

3ρm——固井时井内钻井液密度，g/cm；

hd——煤层深度，m；

3ρc——最大水泥浆平均密度 , g/cm；

3.7.2.3 水泥浆密度计算方法

ρC=Fd/10-100Po/hw

3式中: ρC——最大水泥浆平均密度，g/cm；

Fd——煤储层破裂梯度，kPa/m；

Po——固井时水泥浆流动压力和摩阻压降之和，MPa；设计时一般取4—5MPa。

hw——煤层气井垂深, m 。

3.8 取心设计

3.8.1 为使煤心中气体损失量最小，应选用绳索式半合管取心工具取心，亦应保证岩煤心直径大于60mm。

3.8.21井口时间不大于0.02min/m×H (H为井深,m)。

3.8.3 取心钻具组合

3.8.3.1 常规井径取心：φ215mm取心钻头+φ178mm绳索式半合管取心工具+φ177.8mm钻铤（内径≥95mm）6根+φ127mm钻杆（内径≥95mm）+133.3mm方钻杆。

3.8.3.2 小井眼取心：φ118mm(或φ95mm)取心钻头＋φ118mm(或φ95mm)扩大器＋φ90mm绳索式半合管取心工具。

3.8.3.3 煤层顶、底板及煤层可采用PDC取心钻头、硬质合金取心钻头或金刚石取心钻头。

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3.8.4 取心参数应结合现场实钻煤层特征具体制定，推荐参数见表4。

表4 煤层气井绳索取心施工工程参数

4 钻前准备及验收

4.1 钻前准备

4.1.1 煤层气井钻前准备包括井场布置、道路修建、设备安装、钻井工程准备等内容。

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