煤层气掏穴井钻探施工技术

      煤层气又称煤层瓦斯、煤层甲烷,作为一种新型、洁净、高效能源,已受到人们更加广泛的关注。开采利用好煤层气不仅可以大大减少煤矿的瓦斯灾害、降低甲烷的空排而引致温室效应,而且还可提高煤炭资源的利用率,丰富我国的能源结构和缓解国内能源紧张局面。我国从九五 开始加大了对煤层气开采的研究,特别是在十五 期间煤层气开采技术和应用得到了迅速发展。目前我国煤层气开采方式主要有煤矿井下抽排和地面钻井预抽两种方式。地面钻井预抽开采不仅有效地解决了井下抽排施工与采掘争时间和空间的矛盾,而且预抽出的煤层气浓度与煤层中瓦斯的原始浓度基本一致,使煤矿开采安全程度进一步提高。 近两年,随着石油钻井技术在煤层气地面钻井的成功应用,煤层气开发井已由单一的垂直井发展到丛式井和水平分支井组等多种形式,使煤层气井的产能得到大幅度提高。本文介绍的煤层气掏穴井就是山西某水平分支井组中的配套井。 煤层气掏穴井就是在垂直钻孔的目的煤层段,利用机械的方法进行扩孔,使孔内目的煤层段形成的洞穴直径远远大于钻孔直径的钻孔。该井的施工目的和作用:一是为水平井定向施工在目的煤层中放置靶点目标仪器;二是实施欠平衡钻进时作为输送空气介质的通道;三是完井后作为水平分支井组煤层气抽排的通道。

 

  1工程地质情况 本井具体钻遇的地层为:第四系(Q),岩性为砂、砾及灰黄色砂质粘土;二叠系下统下石盒子组(P1x),岩性为上部杂色含铝土质泥岩和杏黄色砂质泥岩,下部为褐色、灰黄色砂岩;二叠系下统山西组(P1s),岩性以灰~深灰色泥岩、粉砂岩、砂岩及煤层为主,含煤1~3层,其中3号煤层为本孔的掏穴目的煤层,厚度约6m;石炭系上统太原组(C3t),岩性以泥岩、砂岩、粉砂岩及煤层(线)几种岩性呈交替出现的互层状。

 

  2施工程序及井身质量要求

 

  (1)一开用3111mm钻头穿过第四系至完整基岩层位后,下入2445mm护壁套管并固井;水泥返至地面,若水泥浆返高不够,可从环状空隙注水泥浆。

 

  (2)候凝24h后二开,用2159mm的钻头钻至3号煤层底板50m下,循环干净后起钻,进行标准测井,准确确定煤层顶底板深度。 (3)按照确定的目的煤层顶底板深度,进行地面丈量排管,套管柱排放顺序为:1778mmJ55套管!1778mm玻璃钢套管!1778mmJ55套管。玻璃钢套管下入孔内的要求是:玻璃钢套管的最下端位于煤层底板下500mm,上端应在煤层顶板以上。下管后采用油井水泥固井,水泥浆密度为185g/cm3 ,水泥返至地面。