煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)工藝和關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)用分析

王平 張維平 齊照東

1. 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司 陜西 西安 710016

2. 中國石油集團長慶油田分公司工程監(jiān)督處 陜西 西安 710018

煤層氣井的修井儲層保護帶壓作業(yè)是一種關(guān)鍵的工藝，它在油氣田開發(fā)中起到重要作用。我國煤層氣資源相對豐富，是我國氣產(chǎn)量重要組成部分，現(xiàn)階段，經(jīng)濟社會建設(shè)中對能源需求不斷增多，煤層氣鉆井工作量也在隨之增加，分析煤層氣儲層，雖然埋層相對較淺，但分析煤層自身特點，具有含水量高、易受污染及系統(tǒng)容易產(chǎn)生變化等特點。

1 煤層氣小修作業(yè)現(xiàn)狀

煤層氣修井方式主要分為常規(guī)修井和帶壓修井兩種，相對于煤層氣井常規(guī)的小修作業(yè)，煤層氣帶壓修井作業(yè)多移植常規(guī)油氣田的帶壓修井設(shè)備，利用密封設(shè)備密封井口，試圖在修井過程中保持井底壓力，以減少修井過程對儲層的傷害。

如果使用現(xiàn)有的常規(guī)帶壓修井作業(yè)設(shè)備，在修井過程中利用防噴器等設(shè)備對井口進行密封，不進行放空和壓井，可保證在起下桿、管、泵和修井過程中井筒內(nèi)壓力的穩(wěn)定。但作業(yè)時間過長，一般在7～10天，作業(yè)效率較低，由于儲層水的不斷產(chǎn)出，將形成事實壓井，使得使用現(xiàn)行不壓井作業(yè)設(shè)備進行煤層氣井修井時，儲層保護的效果下降，每次作業(yè)均造成減產(chǎn)20%以上，不能滿足煤層氣井修井的需要。

2 煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)概述

煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)是在煤層氣井施工和生產(chǎn)過程中，通過特定工藝和技術(shù)手段，保護煤層氣儲層的穩(wěn)定性，防止地層損害和氣體泄漏，確保油氣開采的安全和高效。在進行煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)前，首先進行詳細的地質(zhì)勘探和分析，了解儲層的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和地質(zhì)特征，為施工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在修井作業(yè)中，要確保井內(nèi)壓力控制在合理范圍內(nèi)，避免井漏和地層坍塌。采用鉆井液的循環(huán)和控制技術(shù)，以及安全防噴設(shè)備，保持井內(nèi)壓力穩(wěn)定。修井過程中，使用水泥漿或其他封堵劑進行井眼固化。這有助于加強井壁的穩(wěn)定性，防止井眼坍塌和地層損害。通過壓裂技術(shù)，在煤層中注入水或其他液體，改善煤層的滲透性和增加產(chǎn)能，提高煤層氣的采收率。在施工過程中，收集和處理采出的煤層氣，確保生產(chǎn)過程安全環(huán)保。修井儲層保護帶壓作業(yè)要注意環(huán)境保護，避免地層污染和氣體外泄對周圍環(huán)境造成影響。施工過程中需要配備相應(yīng)的安全監(jiān)測儀器，實時監(jiān)測井內(nèi)壓力、溫度等參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取措施?？傮w而言，煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)工藝是一項綜合性的工程，需要科學(xué)合理地運用地質(zhì)、工程、機械和環(huán)保等多種技術(shù)手段，確保煤層氣井的安全運營和生產(chǎn)效率，見圖1。

圖1 儲層產(chǎn)出體對井底的增壓和液面高度隨修井時間變化

關(guān)鍵壓裂設(shè)備可用于進行壓裂作業(yè)，將液體或氣體注入井內(nèi)，以改善儲層的滲透性和增加產(chǎn)能。在修井過程中，注水泵用于注入水泥漿或封堵劑，加強井壁的穩(wěn)定性，確保井眼固化。密封裝置用于防止氣體或液體外泄到地層，確保施工過程不對地層造成污染。配備壓力監(jiān)測儀器，用于實時監(jiān)測井內(nèi)壓力變化，保持壓力控制在安全范圍內(nèi)。溫度監(jiān)測裝置可用于監(jiān)測井內(nèi)溫度變化，及時發(fā)現(xiàn)異常情況。綜合使用上述工藝和關(guān)鍵設(shè)備，能夠有效進行煤層氣井的修井儲層保護帶壓作業(yè)，保障油氣田開發(fā)的安全和高效。在實際應(yīng)用中，需根據(jù)具體的地質(zhì)條件和工程需求做出合理選擇和調(diào)整，見圖2。

圖2 帶壓作業(yè)系統(tǒng)安裝

3 修井儲層保護帶壓作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備適應(yīng)性分析

通過壓裂技術(shù)和井眼固化，能夠改善煤層的滲透性，增加煤層氣的采收率，從而提高煤層氣井的產(chǎn)能。采用水泥漿或封堵劑進行井眼固化，能夠加強井壁的穩(wěn)定性，防止井眼坍塌和地層損害。通過密封措施和壓力控制技術(shù)，能夠有效地保護地層，防止煤層氣井的施工和生產(chǎn)過程對地層造成損害。配備安全監(jiān)測儀器，及時監(jiān)測井內(nèi)參數(shù)，確保施工過程的安全可控；同時，進行環(huán)境保護措施，避免地層污染和氣體外泄，保護周圍環(huán)境。煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)涉及多種技術(shù)和設(shè)備，成本較高，特別是在一些復(fù)雜地質(zhì)條件下，成本可能更高。煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)需要具備專業(yè)的技術(shù)和經(jīng)驗，對操作人員的技能要求較高，如果不當操作可能會導(dǎo)致事故和安全隱患。在高壓環(huán)境下進行施工，存在一定的風(fēng)險，如井噴、井塌等，需要嚴格的安全措施和應(yīng)急預(yù)案。煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)通常需要較長的時間周期，可能會導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)涉及一定的環(huán)境影響，特別是在壓裂作業(yè)中可能產(chǎn)生噪音、振動和廢水等，需要采取適當措施減少環(huán)境影響。煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)工藝是一項復(fù)雜的工程，雖然有許多優(yōu)點，但也存在一些挑戰(zhàn)和限制。在實際應(yīng)用中，需要綜合考慮工程條件、經(jīng)濟效益和安全環(huán)保等因素，科學(xué)合理地選擇施工方案。

4 修井儲層保護帶壓作業(yè)安全管理措施

煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)涉及高風(fēng)險的作業(yè)環(huán)境，因此必須采取嚴格的安全管理措施，以確保作業(yè)過程安全可控。以下是一些常見的安全管理措施：

4.1 安全培訓(xùn)與資質(zhì)要求

確保所有參與作業(yè)的工作人員都接受過必要的安全培訓(xùn)，了解作業(yè)風(fēng)險和安全措施。同時，要求工作人員持有相關(guān)的資質(zhì)和證書，以保證其具備合格的技能和經(jīng)驗。

4.2 施工方案和應(yīng)急預(yù)案

制定詳細的施工方案和應(yīng)急預(yù)案，明確各個作業(yè)環(huán)節(jié)的安全措施和應(yīng)對緊急情況的步驟。確保所有工作人員都熟悉這些方案和預(yù)案，并能夠有效執(zhí)行。

4.3 安全裝備和防護措施

提供必要的個人防護裝備，如安全帽、防護服、護目鏡等，并確保其正確佩戴。同時，配備必要的安全設(shè)備，如安全繩、安全閥、緊急停機裝置等，確保作業(yè)的安全性。定期進行安全檢查，確保設(shè)備和環(huán)境符合安全標準。配備必要的監(jiān)測儀器，實時監(jiān)測井內(nèi)參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況。

4.4 現(xiàn)場管理

保持與相關(guān)部門和人員的及時溝通，協(xié)調(diào)作業(yè)計劃和安排。在作業(yè)過程中，保持有效的溝通，確保所有人員了解作業(yè)進度和安全情況。確保現(xiàn)場的秩序和管理，禁止無關(guān)人員進入施工區(qū)域。設(shè)置明顯的安全警示標志和指示牌，提醒所有人員注意安全。保證現(xiàn)場配備合格的急救人員和急救設(shè)備，并制定完善的應(yīng)急救援計劃，以備不時之需。對施工過程進行系統(tǒng)記錄，及時記錄作業(yè)情況、事故事件及處理措施。定期分析安全問題和風(fēng)險，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，不斷改進安全管理措施。這些安全管理措施是保障煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)安全的關(guān)鍵，確保工作人員和環(huán)境免受潛在的風(fēng)險和威脅。在實際作業(yè)中，必須嚴格執(zhí)行這些措施，同時逐步完善和優(yōu)化安全管理體系。

5 煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)關(guān)鍵設(shè)備發(fā)展方向

5.1 智能化和自動化技術(shù)

隨著人工智能和自動化技術(shù)的發(fā)展，未來煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)將趨向智能化和自動化。智能傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)可以實時收集井內(nèi)參數(shù)數(shù)據(jù)，智能控制系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)壓力和流量，提高作業(yè)效率和安全性。未來關(guān)鍵設(shè)備將更加智能化和自動化。引入先進的傳感器、控制系統(tǒng)和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備的智能監(jiān)測、自動調(diào)節(jié)和自主運行，降低人為操作的風(fēng)險，提高作業(yè)效率。

5.2 高效環(huán)保型設(shè)備

未來關(guān)鍵設(shè)備將更注重高效能耗和環(huán)保性能。研發(fā)更節(jié)能、高效的壓裂裝置、注水泵和其他關(guān)鍵設(shè)備，減少資源消耗和環(huán)境污染。未來的工藝將更加注重高效環(huán)保。發(fā)展更環(huán)保的水泥漿和封堵劑，減少對地層和環(huán)境的影響。同時，采用更高效的壓裂技術(shù)，優(yōu)化煤層氣的采收率，提高資源利用效率。未來的工藝將更注重環(huán)境友好型。煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)將致力于減少二氧化碳和甲烷等溫室氣體排放，推動清潔能源的開發(fā)和利用。

5.3 多功能集成化

關(guān)鍵設(shè)備將趨向于多功能集成化。將多種功能融合在一個設(shè)備中，提高設(shè)備的綜合作用和使用效率。比如集成壓裂裝置和注水泵的設(shè)備，能夠同時進行壓裂和固井作業(yè)。未來工藝將更加注重全面評估和模擬。通過先進的地質(zhì)勘探技術(shù)和數(shù)值模擬方法，對井眼固化效果、壓力分布等進行全面分析和預(yù)測，為作業(yè)方案的制定提供科學(xué)依據(jù)，見圖3。

圖3 氣控式筒形過油管防噴器結(jié)構(gòu)示意圖

5.4 互聯(lián)互通與大數(shù)據(jù)應(yīng)用

設(shè)備之間將更加互聯(lián)互通，形成智能化的工作體系。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行分析和優(yōu)化，實現(xiàn)設(shè)備的遠程監(jiān)控和故障預(yù)警。未來的關(guān)鍵設(shè)備將更加注重安全性和可靠性。采用更堅固耐用的材料和設(shè)計，確保設(shè)備在高壓高溫環(huán)境下的穩(wěn)定運行，減少設(shè)備故障和事故風(fēng)險。隨著煤層氣井井型的多樣化，未來的關(guān)鍵設(shè)備將更加靈活適應(yīng)不同類型井的施工需求，包括水平井、多級壓裂井等。未來的煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)可能更加傾向于聯(lián)合開發(fā)和集成化。不同公司和技術(shù)團隊之間進行合作，共同開發(fā)高效優(yōu)質(zhì)的修井儲層保護工藝，實現(xiàn)資源共享和技術(shù)優(yōu)勢互補。綜上所述，未來煤層氣井修井儲層保護帶壓作業(yè)將朝著智能化、高效環(huán)保、全面評估、聯(lián)合開發(fā)和環(huán)境友好型等方向發(fā)展。這將有助于提高油氣田開發(fā)的效率和安全性，同時減少環(huán)境影響，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

6 結(jié)束語

通過對現(xiàn)存修井作業(yè)對儲層傷害的分析，得到對煤層氣井進行壓井或放空作業(yè)均破壞儲層，同時現(xiàn)存煤層氣帶壓作業(yè)，由于作業(yè)時間過長，儲層產(chǎn)出水對井底的增壓不斷增大，造成儲層滲透率、控制面積和裂縫導(dǎo)流能力等參數(shù)的大幅衰退，并且井底壓力波動產(chǎn)生大量煤粉，對儲層造成二次傷害，導(dǎo)致煤層氣儲層的產(chǎn)氣潛能和產(chǎn)氣量受到影響，為保證煤層氣井作業(yè)中的儲層，應(yīng)保證井底壓力的穩(wěn)定。