浅析大倾角地层煤层气钻井施工中的防斜工艺

刘国卫（河南豫中地质勘察工程公司，河南郑州450000）

浅析大倾角地层煤层气钻井施工中的防斜工艺

刘国卫（河南豫中地质勘察工程公司，河南郑州450000）

在大倾角煤层进行钻井施工的过程中，非常容易出现井斜的现象，为了解决这个问题，在施工中我们使用了大倾角钻井技术中的防斜工艺，钟摆与螺杆复合的防斜工艺，并且取得了一定的效果，完井的质量也得到了保障，同时也取得了一定的社会效益与经济效益。

大倾角煤层；钻井技术；防斜工艺

1某煤矿地层的概况

某煤矿“一井三用”地面煤层气压裂井的示范工程项目，这个地区的位置从老到新底层依次为：上古的生界—下古的生界—中生界—新生界。其中，主要含煤的地层在上古的生界。根据该地区附近煤田的地质孔资料来看，这个区域的底层主要是泥岩，并且软硬的互层比较多，岩层的倾角一般为20～25°之间。在进行钻进施工的过程中，钻孔倾斜的情况非常容易发生，因此在施工建设中，为了保证钻孔垂直度，我们的技术人员进行了研究分析，对钻进工艺进行了，在施工中使用了防斜工艺，并且取得了非常好的效果，钻孔垂直度得到了保证，确保了井身的质量。

2钻井的技术要求

（1）钻井一开的井径为311.1mm，下入φ244.5mm的表层套管，封固到井口，其封固比较好。二开的井径为215.9mm，下入φ139.7mm的技术套管，封固到煤层上的250m，其封固比较好。

（2）井自身质量的要求。其钻井的施工作业与质量要求要按照煤层钻井工程的规程和与钻井合同中的要求来执行，钻井工程的质量一定达到该工程的质量标准。

①在钻井的过程中，每50m进行一次单点的测斜，主要是控制出现井斜，单点的测斜照片会随着原始资料来上交并且保存。

②用转盘面当作基准，并且校核钻具的实际长度之后，确定钻井的深度，每钻进一百米就需要校核钻具的长度一次。

③全角变化率的要求是连续三个测点计算出来的数值不能高于表内值。

④对于井斜的计算要以完钻电测连续测斜的资料为准，测斜的间距约25m，要是情况特殊的话要加密，最后一个测量点和井底的距离不能高于1m。

⑤用计算机来处理测斜的数据，一般用的是：平均天顶角法，或者平均孔段法。

3钻井的工艺流程

3.1井身的结构

钻井一开用的是φ311.1mm的钻头钻到完整的基岩，下入φ244.5mm的表层套管，并且封固到井口，然后候凝48h。二开用的是φ215.9mm的钻头钻到煤层下面的50m完井，下入φ139.7mm的技术套管，并且封固到煤层上面250m的地方。

3.2泥浆的工艺流程

一开使用钻土浆，主要是预防防垮与防漏为，其密度与钻度的范围没有受到限制，根据施工现场的实际需要来调整。泥浆在进行调配的时候，要加入适当的降失水剂与稀释剂，保证施工顺利的进行下去。二开用的是低固相，就是说在保证安全钻井与井身质量的情况下，使用质量好的低固相的钻井液来钻进，进入到下石盒子组之后使用清水钻进，钻井液的密度一定要达标。

3.3钻具的使用

φ127mm钻杆的接头要加耐磨带，主要是为了接头的寿命更加长，紧扣力矩一定要更加紧扣。φ159mm钻使用紧扣的办法预防扣磨损。

4钻井的防斜

4.1一开钻井防斜

一开钻井防斜在第四系的表土层，其土层比较厚，所以钻孔在开始钻进的阶段一定要保持垂直度，这一点非常重要。开孔使用的是φ311.1mm的牙轮钻头，我们在选用钻具组合的时候，底部要加入φ203mm直径比较粗的钻具，主要功能是钻具在钻孔的时候保持其稳定性。我们从这个孔一开井段井斜的数据上看，用这个钻具组合和钻井参数，其防斜的效果比较好。

4.2二开钻井防斜

我们从这个区域附近钻孔的资料，与2009年在这个地方施工建设的三口钻孔的资料上来看，在二开的钻进中，井斜增长的速度比较快，在以前的施工中使用过钟摆的钻具，在800m深的钻孔当中，我们基本上可以把孔斜控制到30之内。然而，有的井的井深比较深，有1000m，我们在施工建设中，单单只是用钟摆的钻具来控制井斜是不行的，所以。我们可以结合螺杆的复合钻来纠正井斜。

4.2.1钟摆的纠斜

（1）施工的措施。钟摆钻具用在二开钻进中可以钻到井深大约500m，一般来说井深根据井斜来决定，其井斜一般控制在1m之内，根据以前施工的经验来看，一般来说500m之前井斜在10以下，要是井斜在10以上，就要结合使用螺杆的钻具。

（2）钻具组合的作用。钻具组合在钻进中，可以增强钻井液的性能维护，预防坍落的性能与携砂的能力会增强，井眼也会清理的非常干净，而且钻井液护壁的能力也会提高，预防钻孔的坍塌与掉块，确保钻孔安全。

（3）结构的特征。一般在钻头的位置上设置一个或者多个稳定器，根据稳定器距离钻头位置的远近可以划分为：大钟摆与小钟摆。钟摆的钻具降斜的主要原理是钟摆效应，因此钟摆纠斜用在大井斜比较好。钻井的压力会使钟摆钻具出现增斜力，因此在使用的过程中一定要轻压吊打。

（4）防斜的原理。钻头上要设置扶正器，其扶正器的下面钻挺自重能够预防井斜，在钻压比较大的时候，就不会形成切点下移的情况进而钟摆力出现下降。稳定器下面的钻挺要足够长，确保其钟摆力足够大。稳定器于钻头间之间的距离不可以太大，不然的话井壁在钻压与钻挺自重的情况下会产生新的接触段，进而降斜力就会降低。

4.2.2螺杆纠斜

（1）施工的措施。用钟摆的钻具钻到井深大约500m的地方，再进入螺杆的钻具，然后复合钻进到井深大约700m的时候，按照钻孔倾斜的方位将井斜控制在反方位的1°之内，在起钻，使用常规的钻具进行钻孔到最后，根据以往的经验，井深在1000m以前，井斜大约在1.8°。

（2）钻具的组合。这个区域有几段的石英砂岩，其胶结比较致密，螺杆的下面使用牙轮的钻头，其速度比较慢，螺杆的下面使用PDC的钻头比较合理。

（3）结构的特征。与当前国际上煤矿钻井中，这种钻具组合直井防斜的新技术，在施工现场进行了分析，我们认为比较偏重钻挺与偏轴的组合，偏心接头离心力的防斜打直的技术可以解决好小倾角的地层钻井井斜的问题。偏轴的组合一般用在大井眼防斜上面，动力的钻具其导向的钻进可以解决好大倾角的地层井斜，其效果非常好。

（4）防斜的原理。地层倾角比较大的井，使用一般的防斜措施井身的质量常常无法保证。这个井在施工的过程中，使用螺杆导向系统防斜打直的技术与高效的PDC钻头，可以定向的控制井眼的轨迹，其技术能力非常强，能够随时的监控井斜与方位，并且可以按照井斜与方位的变化，及时的调整定向的纠斜与开动转盘的导向进行钻进，这样不仅仅确保井身的质量，而且也提高机械钻井的速度，进而钻井的周期减少了。

5技术与经济效果

5.1技术的效果

（1）钻井防斜，这种技术有效避免了钻井轻压吊打与反复起下的钻纠斜，钻效得到了有效的提高，确保了钻孔垂直度，钻孔井身的质量得到了保证。

（2）钟摆的纠斜与螺杆的纠斜，这种组合一般用在地层倾角比较大的区域，取得了良好的效果，为今后条件相近的钻井防斜提供了一定的经验。

5.2经济的效果

这种钻井技术的有效应用，和一般常用的防斜措施比较而言，其钻井的时间提前了半个月，在钻井材料上节约了将近20万，大大降低了成本。

6结束语

综上所述，我们从这个工程井斜的数据能够看出，这种钻具组合非常适用于这个地区的施工，其防斜的效果非常好，但是，钟摆的钻具在进行钻进的施工中，有着危险性，尤其是泥浆处理与钻具质量的要求非常高，因此，在施工中，一定要保证泥浆泵能够很好的运行才行，尽量避免在施工中出现损坏，进而导致事故发生影响了施工。

［1］付文明.试论现代煤矿的完井工程［J］.中国矿业，2014，24（19）：268～269.

［2］钱志勇.浅析煤层气储气层发工程研究［J］.中国煤矿工程，2014，22 （25）：163～165.

P634.7

A

2095-2066（2016）20-0094-02

2016-6-28