煤层气井修井储层保护带压作业工艺和关键设备应用分析

王平 张维平 齐照东

1. 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 陕西 西安 710016

2. 中国石油集团长庆油田分公司工程监督处 陕西 西安 710018

煤层气井的修井储层保护带压作业是一种关键的工艺，它在油气田开发中起到重要作用。我国煤层气资源相对丰富，是我国气产量重要组成部分，现阶段，经济社会建设中对能源需求不断增多，煤层气钻井工作量也在随之增加，分析煤层气储层，虽然埋层相对较浅，但分析煤层自身特点，具有含水量高、易受污染及系统容易产生变化等特点。

1 煤层气小修作业现状

煤层气修井方式主要分为常规修井和带压修井两种，相对于煤层气井常规的小修作业，煤层气带压修井作业多移植常规油气田的带压修井设备，利用密封设备密封井口，试图在修井过程中保持井底压力，以减少修井过程对储层的伤害。

如果使用现有的常规带压修井作业设备，在修井过程中利用防喷器等设备对井口进行密封，不进行放空和压井，可保证在起下杆、管、泵和修井过程中井筒内压力的稳定。但作业时间过长，一般在7～10天，作业效率较低，由于储层水的不断产出，将形成事实压井，使得使用现行不压井作业设备进行煤层气井修井时，储层保护的效果下降，每次作业均造成减产20%以上，不能满足煤层气井修井的需要。

2 煤层气井修井储层保护带压作业概述

煤层气井修井储层保护带压作业是在煤层气井施工和生产过程中，通过特定工艺和技术手段，保护煤层气储层的稳定性，防止地层损害和气体泄漏，确保油气开采的安全和高效。在进行煤层气井修井储层保护带压作业前，首先进行详细的地质勘探和分析，了解储层的结构、性质和地质特征，为施工提供基础数据。在修井作业中，要确保井内压力控制在合理范围内，避免井漏和地层坍塌。采用钻井液的循环和控制技术，以及安全防喷设备，保持井内压力稳定。修井过程中，使用水泥浆或其他封堵剂进行井眼固化。这有助于加强井壁的稳定性，防止井眼坍塌和地层损害。通过压裂技术，在煤层中注入水或其他液体，改善煤层的渗透性和增加产能，提高煤层气的采收率。在施工过程中，收集和处理采出的煤层气，确保生产过程安全环保。修井储层保护带压作业要注意环境保护，避免地层污染和气体外泄对周围环境造成影响。施工过程中需要配备相应的安全监测仪器，实时监测井内压力、温度等参数，及时发现异常情况并采取措施。总体而言，煤层气井修井储层保护带压作业工艺是一项综合性的工程，需要科学合理地运用地质、工程、机械和环保等多种技术手段，确保煤层气井的安全运营和生产效率，见图1。

图1 储层产出体对井底的增压和液面高度随修井时间变化

关键压裂设备可用于进行压裂作业，将液体或气体注入井内，以改善储层的渗透性和增加产能。在修井过程中，注水泵用于注入水泥浆或封堵剂，加强井壁的稳定性，确保井眼固化。密封装置用于防止气体或液体外泄到地层，确保施工过程不对地层造成污染。配备压力监测仪器，用于实时监测井内压力变化，保持压力控制在安全范围内。温度监测装置可用于监测井内温度变化，及时发现异常情况。综合使用上述工艺和关键设备，能够有效进行煤层气井的修井储层保护带压作业，保障油气田开发的安全和高效。在实际应用中，需根据具体的地质条件和工程需求做出合理选择和调整，见图2。

图2 带压作业系统安装

3 修井储层保护带压作业的关键设备适应性分析

通过压裂技术和井眼固化，能够改善煤层的渗透性，增加煤层气的采收率，从而提高煤层气井的产能。采用水泥浆或封堵剂进行井眼固化，能够加强井壁的稳定性，防止井眼坍塌和地层损害。通过密封措施和压力控制技术，能够有效地保护地层，防止煤层气井的施工和生产过程对地层造成损害。配备安全监测仪器，及时监测井内参数，确保施工过程的安全可控；同时，进行环境保护措施，避免地层污染和气体外泄，保护周围环境。煤层气井修井储层保护带压作业涉及多种技术和设备，成本较高，特别是在一些复杂地质条件下，成本可能更高。煤层气井修井储层保护带压作业需要具备专业的技术和经验，对操作人员的技能要求较高，如果不当操作可能会导致事故和安全隐患。在高压环境下进行施工，存在一定的风险，如井喷、井塌等，需要严格的安全措施和应急预案。煤层气井修井储层保护带压作业通常需要较长的时间周期，可能会导致生产效率降低。煤层气井修井储层保护带压作业涉及一定的环境影响，特别是在压裂作业中可能产生噪音、振动和废水等，需要采取适当措施减少环境影响。煤层气井修井储层保护带压作业工艺是一项复杂的工程，虽然有许多优点，但也存在一些挑战和限制。在实际应用中，需要综合考虑工程条件、经济效益和安全环保等因素，科学合理地选择施工方案。

4 修井储层保护带压作业安全管理措施

煤层气井修井储层保护带压作业涉及高风险的作业环境，因此必须采取严格的安全管理措施，以确保作业过程安全可控。以下是一些常见的安全管理措施：

4.1 安全培训与资质要求

确保所有参与作业的工作人员都接受过必要的安全培训，了解作业风险和安全措施。同时，要求工作人员持有相关的资质和证书，以保证其具备合格的技能和经验。

4.2 施工方案和应急预案

制定详细的施工方案和应急预案，明确各个作业环节的安全措施和应对紧急情况的步骤。确保所有工作人员都熟悉这些方案和预案，并能够有效执行。

4.3 安全装备和防护措施

提供必要的个人防护装备，如安全帽、防护服、护目镜等，并确保其正确佩戴。同时，配备必要的安全设备，如安全绳、安全阀、紧急停机装置等，确保作业的安全性。定期进行安全检查，确保设备和环境符合安全标准。配备必要的监测仪器，实时监测井内参数，及时发现异常情况。

4.4 现场管理

保持与相关部门和人员的及时沟通，协调作业计划和安排。在作业过程中，保持有效的沟通，确保所有人员了解作业进度和安全情况。确保现场的秩序和管理，禁止无关人员进入施工区域。设置明显的安全警示标志和指示牌，提醒所有人员注意安全。保证现场配备合格的急救人员和急救设备，并制定完善的应急救援计划，以备不时之需。对施工过程进行系统记录，及时记录作业情况、事故事件及处理措施。定期分析安全问题和风险，总结经验教训，不断改进安全管理措施。这些安全管理措施是保障煤层气井修井储层保护带压作业安全的关键，确保工作人员和环境免受潜在的风险和威胁。在实际作业中，必须严格执行这些措施，同时逐步完善和优化安全管理体系。

5 煤层气井修井储层保护带压作业关键设备发展方向

5.1 智能化和自动化技术

随着人工智能和自动化技术的发展，未来煤层气井修井储层保护带压作业将趋向智能化和自动化。智能传感器和监测系统可以实时收集井内参数数据，智能控制系统可以自动调节压力和流量，提高作业效率和安全性。未来关键设备将更加智能化和自动化。引入先进的传感器、控制系统和人工智能技术，实现设备的智能监测、自动调节和自主运行，降低人为操作的风险，提高作业效率。

5.2 高效环保型设备

未来关键设备将更注重高效能耗和环保性能。研发更节能、高效的压裂装置、注水泵和其他关键设备，减少资源消耗和环境污染。未来的工艺将更加注重高效环保。发展更环保的水泥浆和封堵剂，减少对地层和环境的影响。同时，采用更高效的压裂技术，优化煤层气的采收率，提高资源利用效率。未来的工艺将更注重环境友好型。煤层气井修井储层保护带压作业将致力于减少二氧化碳和甲烷等温室气体排放，推动清洁能源的开发和利用。

5.3 多功能集成化

关键设备将趋向于多功能集成化。将多种功能融合在一个设备中，提高设备的综合作用和使用效率。比如集成压裂装置和注水泵的设备，能够同时进行压裂和固井作业。未来工艺将更加注重全面评估和模拟。通过先进的地质勘探技术和数值模拟方法，对井眼固化效果、压力分布等进行全面分析和预测，为作业方案的制定提供科学依据，见图3。

图3 气控式筒形过油管防喷器结构示意图

5.4 互联互通与大数据应用

设备之间将更加互联互通，形成智能化的工作体系。利用大数据技术，对设备运行数据进行分析和优化，实现设备的远程监控和故障预警。未来的关键设备将更加注重安全性和可靠性。采用更坚固耐用的材料和设计，确保设备在高压高温环境下的稳定运行，减少设备故障和事故风险。随着煤层气井井型的多样化，未来的关键设备将更加灵活适应不同类型井的施工需求，包括水平井、多级压裂井等。未来的煤层气井修井储层保护带压作业可能更加倾向于联合开发和集成化。不同公司和技术团队之间进行合作，共同开发高效优质的修井储层保护工艺，实现资源共享和技术优势互补。综上所述，未来煤层气井修井储层保护带压作业将朝着智能化、高效环保、全面评估、联合开发和环境友好型等方向发展。这将有助于提高油气田开发的效率和安全性，同时减少环境影响，实现可持续发展。

6 结束语

通过对现存修井作业对储层伤害的分析，得到对煤层气井进行压井或放空作业均破坏储层，同时现存煤层气带压作业，由于作业时间过长，储层产出水对井底的增压不断增大，造成储层渗透率、控制面积和裂缝导流能力等参数的大幅衰退，并且井底压力波动产生大量煤粉，对储层造成二次伤害，导致煤层气储层的产气潜能和产气量受到影响，为保证煤层气井作业中的储层，应保证井底压力的稳定。