On the Reservoir Damage and Protection in Coalbed Methane Drilling Process
李国红 LI Guo-hong
（河南省煤田地质局二队，洛阳 471023）
（The Second Team of Henan Coalfield Geology Bureau，Luoyang 471023，China）
摘要：随着我国经济的提升，越来越多企业崛地而起，为了保证环境不受较大程度污染，煤层气这种环保气体被应用的越来越多。煤层气作为一种新型优质清洁能源，开采量呈现逐年递增的趋势，我们需要在大量开采煤层气资源下，将这种宝贵资源运用的更合理、更科学，除了约束煤气层钻井过程，还需要减少对储层的伤害，保证资源的可持续性发展。
Abstract: With the improvement of China's economy, more and more enterprises have risen to the ground. In order to ensure that the environment is not polluted, coalbed methane, an environmentally friendly gas, is being used more and more. As a new type of high-quality clean energy, the mining volume of coalbed methane is increasing year by year. We need to use this kind of precious resources more rationally and scientifically under the condition of mass mining of coalbed methane resources. In addition to constraining the gas layer drilling process, we need to reduce damage to the reservoir and ensure the sustainable development of resources.
关键词：煤层气；钻井过程；储层伤害；储层保护
Key words: coalbed methane；drilling process；reservoir damage；reservoir protection
中图分类号：TE258 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）28-0014-02
0 引言
煤层气作为一种优型清洁能源，主要的成分是甲烷，也就是俗称的瓦斯。这种能源能减少对煤炭资源的消耗，降低对大气层的污染，不会影响到工业用途，做到了既发展经济又保护了环境，是新时代发展的必须资源。本文我们针对煤层气钻井过程中的储层伤害与保护做一个简单的阐述，让煤层气资源能够在合理开采下做到充分利用，不浪费丝毫资源，希望为同行提供一定的参考，为煤矿业的开采与保护做出自己的贡献。
1 煤气层储层的基本情况
煤气层储层整体比较敏感与脆弱，具有易碎、易受压缩、孔隙度及渗透率较低等特点，从孔隙结构上又可分为基质孔隙与裂隙孔隙，基质是储气空间，裂隙是渗透通道，是一个双重孔隙结构。机制孔隙也成为微孔隙，煤层气大多是附着在为孔隙表面，开采难度可想而知。而且微孔隙也会随着环境的改变而发生变化，这也是矿产工作人员特别关注的重点。裂隙是在煤中自然而形成的，是煤化作用下的产物，又可分为面割理与端割理，两者差异较为明显，矿产工作人员可根据一些特性做到有效区分。
2 影响煤层气储层安全的因素
2.1 破裂压力与坍塌压力
在煤层气钻井作业中，由于钻井液密度过高，导致液柱升高产生足够大的压力，会严重压裂地层，导致地层出现裂缝并逐渐扩大，这对开采煤层气造成阻碍，也是影响煤层气储层中的一个安全因素，简称为破裂压力。由于地层的被破坏，周围的压力也会导致井壁坍塌，径向应力和周向应力之前的最大差值就是坍塌压力。证两种压力是影响煤层气储层安全的主要因素，通过对数据的对比来分析出影响力的大小，从而有效控制矿区内部的平稳，有效避免坍塌、漏失等现象的发生，确保钻井过程中的人员安全问题，让开采作业能高效、平稳的展开。由此可见，破裂压力与坍塌压力是煤层气钻井过程中不可忽视的因素。
2.2 增产过程因素
煤岩储层渗透率与油气层渗透率相比存在较大的差异，煤岩储层渗透率相对较低，需要通过裂开的方式来提高煤层气的开采量，也就是用人为方式制造裂缝来提升煤层气的渗透率编辑渗透面积，以便于工作人员的开采。人造裂缝的形成，能较好的开采存在于裂缝中的甲烷气体，做到较大程度上的流通渠道掌控，且不会对地下矿产层造成伤害，有利于煤层气源源不断的开采。
2.3 煤层岩石的研磨性
煤层岩石的性质与特点也在一定程度上影响着煤层气储层的稳定，尤其是煤层岩石大多具有研磨性，间接影响着钻井过程的中的工作效率。通过深入研究煤层岩石的特性，可以找出应对方案，例如可以采用合理的破岩工具，从而提升破岩工作的进度，节省时间，做到了钻井工作效率的提升。由于开采环境的不同，地下矿区的储层环境也不尽相同，为了减少对钻头的磨损，可以提前对当地的储层岩石做好研究工作，针对研磨性的不同采用不同的钻井工具，提升煤层气的开采效率。
3 煤层气钻井过程中的储层伤害问题
在钻井作业中，不同的操作会对储层造成不同的伤害，程度有大有小，对整体开采产量与质量都会产生影响，一般分为以下几类：
3.1 钻井工作对储层的伤害
第一，钻进过程中钻井液会对煤储层造成一定伤害。一方面是由于不合理运行造成的伤害，不仅影响了整体的开采质量，在开采完成后，钻井液还会同煤储层矿物质产生严重不相容的问题，不仅会造成矿物质的化学改变，还会降低煤层气的渗透性，对日后的继续开采工作造成阻碍。另一方面，由于粒子的迁移与粘土膨胀造成今后煤层气开采困难，再加上钻井液的误入，会导致煤储层空隙减小，不利于煤层气的渗透。除了以上两方面因素，高分子聚合物的出现也会对煤储层造成一定影响，需要开采工作人员格外注意。
第二，压力参数对出煤层造成的伤害。这种压力主要来源于钻井压力，由于煤储层对于外部压力较为敏感，所以当周围压力增强时，煤层就会相应的减少渗透性，压力减少时，渗透性不能及时恢复之前状态，从而造成整体状况出现偏差，失去平衡状态，造成煤储层渗透效果大大降低。需要注意的是，煤储层的实际力学参数体系与常规化储层结构两者存在着差异性，开采工作人员应做到储层数据的实际考察并记录，以免影响整体开采工作的进行，避免对岩储层造成过多伤害。
3.2 增产导致的煤储层伤害
煤岩层储层本身渗透率受限，且储层特性较为特殊，因此在开采工作中，做好开裂工作是提高产量的有效措施。在开采过程中，会有部分人对正确开采程序不够重视，人为的改变裂缝面积及渗透方式，严重改变了储煤层的结构，导致日后开采的困难系数提升。
首先，压裂液和地层水的不兼容现象，会加剧煤储层的开采困难度，造成不可忽视的影响。其次，压裂液中的添加剂也会对整体工作产生影响。最后，煤岩层粘土物质与压裂液的不匹配现象，造成煤层气渗透的降低，严重制约阻碍了煤储层的运行效率。
4 煤层气钻井过程中的保护策略
4.1 煤储层钻井工艺保护
在煤层气的开采过程中，煤储层钻井工艺要首先得到重视及保护，这不仅关系到后边开采效率，同时也是煤层气开采质量的关键所在。相关技术工作人员应遵循钻井准则，充分考虑煤储层条件，做到细心搜集煤储层数据，综合一切条件有效的开展后续工作，做到科学性与合理性，监督维护工作流程，进一步保证地层压力与液柱压力的正常，为下一步工作打下良好基础。在这些工作中，我们需要注意地层压力液柱压力对钻井液的影响，压力的同时增大会导致钻井液侵入量的增多，从而致使煤储层管理水平及施工水平下降，不利于后期的继续开采工作。另一方面，还可能导致煤储层裂缝出现水锁问题，最终出现计划与实际不相符的情况，这无疑给工作人员在现有的开采难度基础上雪上加霜。为了规避这些现象的出现，工作人员应严格按照施工步骤来开展工作，做到对煤储层考察的详尽，对遇到的困难用最合理有效的方法应对，在保证一切条件的可行性下，进一步落实钻井工作。在整个工作开展过程中，监督部门要发挥职能，积极跟进工程进度，保证各项工序的正确性，发挥自身效率最大化，确保在钻井过程中不对煤储层造成伤害，避免不必要的资源流失。现阶段的钻井工艺由两种体系构成，一种为工艺流程体系，这种体系将煤储层的保护和实际情况为侧重点，通过汇总分析数据资料，对出现的相应问题做出相应分析，做到对症下药的效果，对化学添加剂及钻屑造成的煤层气阻碍现象采取有效措施，做到有效控制。也可以这样说，用相对应的物质去解决类似的膨胀问题，便于降低煤储层的渗透率，最大程度上保证资源的吸收，提升钻井作业效率。这种方式，还能有效的控制煤储层的空隙，能将实际情况控制在参数要求之内，从而更有利于钻井作业的顺利开展。此期间，还需要工作技术人员注意的是，气体钻井工艺流程体系对于操作环境有一定要求，一般会用在高水敏岩储层结构或是低渗透环境，在这些环境中，钻井工艺能发挥更大价值，有效提升整体作业水准及效率。第二种钻井工艺体系为屏蔽暂堵技术体系，这方面体系能较好的提升管理效率，对管理系统的完善起到不错效果。这种体系是将煤储层内的压力整合起来，将作业内部环境打造成适合施工的环境，不仅利于工作人员的管理，也能有效把握工作节奏，对本身复杂的地理环境来说，起到推动开采工作的作用。通过对开采人员的管理，各个施工细节都能落实到位，各个机械设施都能做到满足工作参数，确保煤层气更好的流入管道。另外，构建暂堵体系后，也能一定程度上做到纤维与分散颗粒的整合，确保了施工内部的环境稳定，推动了钻井作业的更好施工，为更合理的开展后续工作奠定了扎实基础。
4.2 储层钻井液的保护
储层钻井液是钻井过程中的重要所在，是需要得到保护的。由于地区的不同和环境的不同，钻井液的应用也存在大大小小的差异，需要钻井液与处理剂做好调配，才能更好的应对恶劣作业环境，从而减轻钻井过程中对储层的伤害。除了考虑到钻井液应用的特殊性，还应考虑到应力的敏感性，做到巧妙应对，避免其对储层的不良影响。工作人员应合理科学的选择表面活性剂，避免同其他操作产生化学反应，避免工作中失误的出现，保证整体工作高效的进行。在钻井液的多样化下，工作人员应结合当地实际情况选取最适合的钻井液，并相应的做好钻井液的保护。
4.3 储层压力增产的保护
在整个工作进展中，工作人员应做好自身的本职工作，监督部门也要起到相应的协助效果，还要将煤岩层隔离发育情况做到很好的汇总，做好应力敏感效果的最佳化，保证整体运行环境的平稳性。另外，还需要参考考察中所得数据，进一步提高压裂液的应用水准，发挥作用最大化，整体提升开采作业的技术水平。除此之外，还要将所有措施做到与规范相结合，最大化的保护钻井压力有序的进行，做到管理的有效性和技术的应用性，实现社会效益与资源应用的双重目的。
5 结束语
综上所述，在煤层气钻井过程中仍会出现不同程度的伤害，工作人员应做好各项防范措施，积极应对各类难题，去尽可能的避免对储层的伤害，做好储层的保护工作，选择合理的钻井液，掌控好钻井的压力，做好压裂过程中对储层的防护措施，提升煤层气的采集率，不浪费一丝一毫的珍贵资源。对不合理钻井方法做到及时取缔，降低钻井作业中对储层的入侵伤害。在当前钻井技术下，还要积极探索新工艺、新技术及新方法，为社会更快、更好发展做出突出贡献。
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