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依兰矿区煤层气YD-井勘探施工与前景

魏臣 张鸿飞

（黑龙江省煤田地质二〇四勘探队 黑龙江七台河 154600）

作者简介：魏臣，高级工程师，多年从事专业技术工作，现任黑龙江省煤田地质二〇四勘探队队长。电子邮箱：hmd204@126.com。

摘要 通过对YD-02井施工过程的阐述，探索该区煤层气勘探施工方法及施工工艺，了解该区煤层赋存规律及含气量大小，为今后在该区进行煤层气施工和开发奠定基础。

关键词 煤层气 勘探施工 前景

Drilling Operations and Prospects of CBM Well YD-02 in Yilan Coalmine

Wei Chen，Zhang Hongfei

（Team No.204，Heilongjiang Bureau of Coal Geology，Qitaihe 154600）

Abstract：Through the description of drilling operation of Well YD-02 in Yilan coalmine，the common exploration approaches and technologies in this area were discussed to understand the existence law of CBM and gas content，which would set the basis for the future drilling operations and development of CBM.

Keyword：CBM；exploration operation；prospects

1 项目概述

为了在黑龙江寻找可供开采的煤层气资源，中联煤层气有限责任公司、黑龙江省煤田地质局两家联合成立了黑龙江省煤层气项目部，拟在黑龙江省境内进行煤层气勘探开发工作。通过对地质资料的分析研究，2004年选定依兰矿区作为勘探靶区。依兰矿区位于哈尔滨市管辖的依兰县达连河镇和方正县沙河农场境内。2004年3月由项目经理部编制了《黑龙江省依兰县达连河煤层气普查》项目立项申请书，通过评审批准立项。黑龙江省煤层气项目经理部于2004年7月下达了《黑龙江省依兰煤层气项目YD-02井设计技术文案》，据此编制了《黑龙江省依兰煤层气项目YD-02井地质设计》，《黑龙江省依兰煤层气项目YD-02井工程设计》，开始了对依兰煤层气的勘探试验工作。井位布置见图1。

图1 依兰矿区煤层气勘查工程布置图

2 矿区地质概况

2.1 地层

地层自下而上分为：（1）煤系基底白垩系下统淘淇河组碎屑岩，厚度大于200m。（2）达连河组（E2d），以河流、泥沼、湖泊相为主的陆相含煤、油页岩、碎屑岩沉积建造，一般厚度200～800m；含煤层三个层组，五层煤，本组可划分为下部含煤段，中部油页岩段，上部砂岩段。（3）上第三系道台桥组（N1d），以杏**粘土、砂质粘土为主，厚度0～35m。（4）第四系（Q），以冲洪积粘土、流砂、砾石等为主，厚度5～30m。

2.2 煤层

本区有五个可采煤层，分别是：上1、上1-2、上2、中、下。上1煤，平均厚度3.08m；上1-2煤，平均厚度6.61m；上2煤，平均厚度3.37m；中煤，平均厚度7.14m；下煤，平均厚度1.41m。

2.3 煤质

依兰矿区煤的水分含量较高，最小值为0.5%，最大值为7.17%，中煤层灰分最低，平均为8.16%，上煤层灰分较高，平均为23.94%～27.1%，下煤层灰分介于二者之间，一般为20.87%。煤的挥发分产率一般为45%左右，发热量一般介于20.91MJ/kg，属于特低硫煤。本区煤类以长焰煤为主，气煤次之。

3 YD-02井施工情况

该井于2004年8月31日开始钻进，于2004年11月3日完井，井深为825.58m，各项技术指标达到了中联煤层气有限责任公司的规范和要求。

3.1 钻头使用及钻井参数

该井共使用钻头19个，其中硬质合金钻头1个，扩孔钻头1个，金刚石钻头17个。具体使用情况及钻井参数见表1。

表1 YD-02井钻头使用及钻井参数表

3.2 钻井液的使用

3.2.1 一开钻井液的使用

YD-02井地层情况复杂，一开钻遇地层为第四系和第三系，地层主要由黑色腐殖土、粘土、流砂、砾石、砂泥岩组成。一开钻至井深101.79m，采用高粘度、低失水不分散低固相钻井液钻井（配方及性能见表2），因钻进中粘土不断造浆，使钻井液粘度和密度增大，后采用在循环槽中加入0.03%的Pam 溶液进行处理，将性能指标调整到低固相范围内，钻进一段时间后各项性能指标变化不一，但没有影响正常钻井施工，井内安全。

表2 YD-02井低固相钻井液配方及性能（一开）

3.2.2 二开钻井液的使用

二开钻遇地层为第三系，主要岩石有砂岩、泥岩、粉砂质泥岩、油页岩、煤。其中粗砂岩胶结松散，泥岩、油页岩吸水膨胀，易造成井壁坍塌和缩径。针对以上情况，为了维持衡钻井和提高效率，首先对钻井液在现场做小样试验，在试验的基础上，确定最佳无固相钻井液配方，配方及钻井液性能见表3。

表3 YD-02井低固相钻井液配方及性能（二开）

表层套管下入井后，将低固相钻井液全部排掉，置换成指标为粘度19s、密度为1.02g/cm3，失水量为8mL/30min的无固相钻井液，钻进316.62m至480.26m井段时，共钻遇四段胶结松散的粗砂岩（散砂状），井内频繁出现沉砂卡内管的现象，经反复探讨，在井深474.36m下钻遇阻时，采用了在原无固相钻井液中加入增粘降失水剂CMC，将钻井液性能指标调整到粘度为22s、密度为1.03g/cm3，失水量为7mL/30min。用调整后的钻井液下钻划眼到井底，循环30min，将井内沉砂全部排除，钻井施工恢复正常。

3.2.3 目标煤层钻井液的使用

根据《钻井工程施工设计》和规范要求，本井采取目标煤层时全部使用优质无固相钻井液采煤和试井，试井作业结束后，仍然用无固相钻井液钻至完井。钻井液配方及性能见表4。

表4 YD-02井低固相钻井液配方及性能（目标煤层采取）

3.3 井下复杂情况处理

该项目于2004年10月16日钻至井深763.18m，将井内钻井液全部排掉，换成优质无固相钻井液进行钻采目标煤层。2004年10月17日通过24小时煤层段取心至井深784.20m，钻穿上2煤层底板。10月18日进行第一次物探测井。测井仪器在井深160m处遇阻。用原钻具通井，井下正常。循环钻井液后起钻，井下无异常情况，立即进行第二次电测，仪器在井深230m处遇阻，采用原钻具不带钻头通井，通至井深380m处遇阻经循环钻井液下到井底。井口返出大量砂子和泥岩缩径物，经充分循环正常后，起钻至井深670m，将电测仪器通过钻杆下入到裸眼井段，测井成功。但试井工作无法进行，经研究决定将钻具通至井底，起钻至井深600m处调整处理钻井液，使其600m以上钻井液性能达到二开钻井液性能，做5～8小时停顿模拟实验，了解井径缩径程度。2004年10月19日将钻具起至井深596m进行循环，空井静止7小时后，第三次下入原钻具通井，分别在井深310.28m、325.28m、378.28m处遇阻，井下遇阻点增多。后决定再次调整钻井液，增加KHm用量，以提高钻井液抑制泥页岩的水敏性。第四次用原钻具通井，经3小时井下畅通无阻直到井深778m。虽然井下正常，但为了安全起见，在循环钻井液时再次加入KHm，使其含量增大到1.85%，减小和控制失水量，经8个小时的充分循环，起下钻具正常。2004年10月27日安全顺利地将试井钻具下入到设计井深，试井作业顺利结束。

3.4 工程质量

3.4.1 井身质量

YD-02井的井深质量达到了煤层气钻井的技术要求。详情见表5。

表5 YD-02井井身质量情况表

3.4.2 取心情况

本井取心完全按规范进行，取心井段取心403回次，取心进尺723.79m，取心收获率94.90%，其中纯煤厚15.29m，取心收获率100%。详情见表6。

表6 YD-02井取心情况表

3.5 时效分析

YD-02井通过努力和协调较好地完成了施工任务，但是工期比设计延误了19.5天，其原因如下：

（1）由于风氧化带比设计增加了51.79m，相应增加了扩井下入表套管的工作量，因此而延误工期1天；

（2）因该井所处位置是沼泽地，井位距公路1600m之多的泥土防洪坝，因为下雨油车以及中间测井车无法进入现场而延误工期7.5天；

（3）因油页岩时效钻进不足一米，而厚度比原设计增加20m，延误工期3天；

（4）因为第三系砂岩胶结松散，砂质泥岩遇水膨胀，造成掉块、缩径等井下复杂，致使中间及完井综合测井无法正常进行，延误工期3天；

（5）因完钻深度增加10.58m，工期延误1天。

以上合计延误工期15.5天。

4 储层特征

4.1 煤层含气量

从YD-02井现场自然解吸结果看，上1煤层平均含气量为1.79m3/t，上1-2煤层平均含气量为1.31m3/t，上2煤层平均含气量为1.24m3/t，中煤层平均含气量为2.71m3/t，下煤层平均含气量为1.10m3/t，详情见表7。

表7 YD-02井煤层气自然解吸数据表

续表

4.2 煤层渗透率与储层压力

从YD-02井试井成果表可以看出，该区煤层渗透率较低，在0.008～0.3mD。储层压力为7.32～8.63MPa，详情见表8。

表8 YD-02井试井成果表

5 建议与前景

5.1 建议

在YD-02井的基础上继续加强依兰矿区煤层气参数的研究，建议继续增加参数井和试验井施工数量。应对炭质泥岩做化验，以了解测井成果与钻探成果的差异。对油页岩进行取样分析、化验，提高参数井的综合利用。

5.2 前景

本井地质资料真实可靠，符合规程标准和规范要求，达到了设计目的，并且确定了标志层，对依兰矿区的施工对比提供了可靠的依据。根据含气量、试井结果以及煤层的赋存深度、煤阶、沉积环境等，笔者认为：应进一步进行煤层气勘查施工，可先施工几口生产试验井，为下步开发做准备。

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大庆市中庆众发重工有限公司对外投资0家公司，具有1处分支机构。

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