重庆科技学院本科生毕业设计 1.绪论
快,产气相对较高,但压裂成本高。
远东能源公司借鉴美国的洞穴完井技术在寿阳地区完成了4口井的造穴试验，具体施工方法是造穴前先钻穿煤层，下套管完井，其中15号煤层井段下入玻璃钢套管，完井后下磨鞋把玻璃纤维管磨掉，然后把煤层射穿再进行造穴。主要设备采用美国T685WS型空气钻机；同时安装2 台空气压缩机，风量为25.5～30.3m3/min，压力2.4MPa，其主要作用是用于往井筒中注入空气进行造穴以及试压等作业；再安装增压机1 台，其流量为1.6m3/min，吸气压力2.4MPa，额定排气压力10MPa，其主要作用是在造穴中用于增加气体的压力。在造穴施工中通过钻机的顶驱向井筒中注入空气，然后进行憋压和放喷作业，共进行了五次注气、憋压和放喷循环作业，最高注入压力为6MPa。从试验情况看，经过洞穴完井工艺施工的4口煤层气生产井，在造穴前不产气，造穴后经过后期排采，产能比先期套管射孔完井时高出1～2倍，取得了较为满意的效果。
1.2.2 国外研究现状
美国已钻煤层气井约1万多口, 1998年底年产量已达300×108m3。其煤层气钻井完井技术起步早、发展快、水平高。除综合运用了当代油气井钻井、完井技术外,还根据煤储层特性、产出机理、经济评价等方面与常规天然气储层的差异,在试验和应用的基础上,研究开发出了一整套适合煤层气开发的低成本快速钻井和特殊完井技术,为经济有效地开发煤层气起到了积极的推动作用。美国的煤层气开发者十分重视钻井完井过程中对煤层的保护。其开发井钻井90%采用空气—泡沫钻井,以最大限度地降低对煤层伤害。美国煤层气地层最常用的钻井方法是采用欠平衡钻井技术。美国为满足各种不同物性煤层经济有效开发的需要,试验并应用了多种完井方法。其中效果最佳的是裸眼洞穴完井,这也是煤层气井特有的完井方法。从圣胡安盆地已钻的4000多口煤层气井来看,有三分之一是采用裸眼洞穴完井,这三分之一洞穴完井的井产气量占整个盆地产量的76%。
美国运筹学专家A.L.Saaty教授于20世纪70 年代提出的一种系统分析方法——层次分析法。这是一种种定性和定量分析相结合的多目标决策方法，一般据不同的煤层参数，可以将煤层划分为不同的级别。例如根据渗透率，可以将煤层划分为低渗透率煤层、中渗透率煤层或高渗透率煤层；根据埋深，可将煤层划分为浅煤层、深煤层、超深煤层；根据煤层数目可将煤层划分为多数目煤层和单煤层，而多数目煤层则又产生了煤层间距等。明确各种地质参数情况下的煤层分级，有助于快速有效地对钻完井方式进行判断选择。因此需要建立基于物性参数和几何参数的煤层评价标准。根据各种参数所占的权重，来选择适应于各地质条件下的钻完井方式。
斯伦贝谢公司推出了新的煤层气固井系统———LiteCRETE CBM系统,该系
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统可以成功地封固煤层气井。LiteCRETE CBM是一种新的轻型高性能固井系统,通过使用更有效的防漏失添加剂,避免固井期间固井液向煤层裂缝的漏失,使固井成功率从40%提高到75%。这种固井方法不仅改善了井眼规则性,而且可以节省两步固井方法的附加费用。LiteCRETE CBM对煤层施加的压力低,避免了煤层破裂。因固井水泥含有特殊的纤维,能桥堵裂缝并防止水泥浆漏失,因此还避免了水泥流入裂缝后和裂隙。
1.2.3 研究内容及方法
由于煤储层因渗透性低所以必须经过强化才有可能实现工业生产能力以及需要排水降压使气体解吸才能得以开采。因此，满足强化之需要和满足排水降压之需要就成为了煤层气井完井的主要特点。为此, 我们分析了各种完井方法的使用条件并结合我国煤层气勘查区具体地质条件通过研究煤层气完井的选择方法、试验研究了不同入口方式对强化作业的影响, 以及合理有效的完井效果评价方法，去合理的优选适合此区块的完井方法。
1.3 总结
煤层气作为一个未来将大力发展的新能源，具有广阔的发展前景。煤层气完井作为煤层气开采的重要组成部分将会越来越被重视，如何选择完井方式使其利于前期钻井和后期压裂将作为一个长期的重点来研究和实践，由此可见煤层气完井优选的必要性和重要性。
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重庆科技学院本科生毕业设计 2.煤层气储集层特征
2 煤层气储集层特征
2.1 煤层的结构特征
煤岩具有明显的物质成分非均质性、物理力学性质的各向异性以及构造的不连续性。在同一煤层中，在垂直方向上很小的范围内，如几十厘米甚至几厘米，可能有几种煤岩类型，各种煤岩类型的物质成分不尽相同，即便在同一水平方向上，也存在这种组成成分的差异，而在不同的煤层这种差异更加明显，这充分体现了煤岩的非均质性。煤岩在其漫长的生成过程中形成了明显的层状构造和孔隙结构，这些复杂、众多、变化繁复的结构的存在造成了煤岩物理力学的各向异性。
煤岩具有双重裂隙系统：裂缝体系和孔隙体系，前者是煤层气重要的渗透流通通道，后者是煤层气主要的储集场所。
2.1.1煤岩的裂缝体系
煤岩拥有大小不一、类型多样、数量众多、表面积庞大的裂缝孔隙系统。煤岩的裂缝体系可以分为两种类型：割理与节理。
2.1.1.1 割理
煤在煤化过程中，生成的水分和挥发性气体逐渐排出，引起煤岩基质收缩，从而形成一个或一组割理，因此割理又称为内生裂缝。割理包括“面割理”和“端割理”两种。
这两种割理近于垂直发育，可以相交也可以不相交。
图2.1 煤岩的割理系统示意图
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其中面割理是主要的，其发育沿平行于最大压应力方向，延伸范围远，而端割理只从一个面割理延伸到另一个面割理。面割理对于煤岩的渗透率非常重要，是煤岩渗透率的主要贡献部分，与面割理相交的端割理也起到了提高煤岩渗透率的重要作用。面割理与端割理的存在形式如图2.1所示。
2.1.1.2 节理
沿不同方向的构造地质裂缝发生破裂，并构成一定的几何形态，称为节理。煤岩形成以后，若受到构造应力的作用就会形成新的裂缝，因此，节理又称为外生裂缝，或构造地质裂缝。节理对煤层气生产同样非常重要，通过以下两个机理提高煤的渗透率：①其自身就是煤层气渗出的通道；②连接以前并不连通的割理系统，使煤岩的裂缝体系形成更大的网络。
割理与节理的存在方式如图2.2所示，它们共同构成了煤岩的裂隙体系，为煤层气提供了重要的运移通道。
图2.2 煤岩割理与节理示意图
2.1.2煤岩的孔隙体系
煤岩发育有基质孔隙，吴根据孔隙大小把煤的基质孔隙分为三大类：大孔＞50nm，中孔50～2nm，微孔＜2nm，煤的基质孔隙以微孔为主，煤化程度越深煤阶越高，则微孔隙的含量越多。由于煤岩中存在数量众多的微孔，虽然直径很小，但内表面积很大，的研究表明，一克煤的孔隙内表面积最高可达400m3，煤层气就在这充足的内表面积上以范德华力吸附其上，而这种吸附符合Langmuir单分子层吸附理论。甲烷分子堆积十分紧密，拥有庞大内表面积的煤岩孔隙体系可储存大量的煤层气，所以煤岩的孔隙体系是煤层气重要的储集场所。
压汞法毛细管压力曲线可以反映样品中不同孔喉直径下所对应的孔隙体积分布持征。图为煤的典型样品的压汞毛细管分布曲线。Ql、Qg煤的特点是在0.1MPa之前约有50%～80%的孔隙进汞，之后到20MPa左右为过渡段，接着又有第二个高潮，反映了煤的双重孔隙待征。低压(O～1.47MPa)进汞反映的是割理及
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