煤层气开发论文

钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI煤层气开发现状综述及煤储层

煤层气开发现状综述及煤储层煤层气开发现状综述及煤储层

煤层气开发现状综述及煤储层

应力敏感性探讨

应力敏感性探讨应力敏感性探讨

应力敏感性探讨－

1－中国石油集团钻井工程技术研究院

中国石油集团钻井工程技术研究院中国石油集团钻井工程技术研究院中国石油集团钻井工程技术研究院中国石油集团钻井工程技术研究院中国石油集团钻井工程技术研究院中国石油集团钻井工程技术研究院中国石油集团钻井工程技术研究院

钻井完井工艺研究所

钻井完井工艺研究所钻井完井工艺研究所

钻井完井工艺研究所

20072007年

年年

年99月

月月

月钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI汇报提纲

汇报提纲汇报提纲

汇报提纲一

一一

一、

、、

、国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状

二

二二

二、

、、

、煤层气多分支井钻井的难点分析

煤层气多分支井钻井的难点分析煤层气多分支井钻井的难点分析煤层气多分支井钻井的难点分析

三

三三

三、

、、

、煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究－

2－三

三三

三、

、、

、煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究

四

四四

四、

、、

、结论与建议

结论与建议结论与建议

结论与建议钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI

一

一一

一、

、、

、国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状113

761

、

、、

、世界煤层气资源分布情况

世界煤层气资源分布情况世界煤层气资源分布情况

世界煤层气资源分布情况－3－31

21煤层气是煤的伴生矿产，煤炭行业称为瓦斯，主要成分为甲烷，它吸附在煤岩基质内；

中国煤层气资源总量为31.46万亿立方米，相当于450亿吨的标准煤， 350亿吨标油，与陆上常规天然气资源量相当，是继俄罗斯、加拿大之后的第三大煤层气储量国。钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

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发

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

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发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

始

条

件

煤

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气

地

面

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发(A)

(A)地面直井

地面直井地面直井

地面直井、

、、

、丛式井或多分支井开采

丛式井或多分支井开采丛式井或多分支井开采丛式井或多分支井开采；

；；

；地面直井

地面直井地面直井

地面直井、

、、

、丛式井或多分支井开采

丛式井或多分支井开采丛式井或多分支井开采丛式井或多分支井开采；

；；

；(B)(B)废弃矿井抽放

废弃矿井抽放废弃矿井抽放

废弃矿井抽放；

；；

；废弃矿井抽放

废弃矿井抽放废弃矿井抽放

废弃矿井抽放；

；；

；(C)(C)煤矿井下本层抽放

煤矿井下本层抽放煤矿井下本层抽放煤矿井下本层抽放；

；；

；煤矿井下本层抽放

煤矿井下本层抽放煤矿井下本层抽放煤矿井下本层抽放；

；；

；2、

、、

、煤层气开发的主要形式

煤层气开发的主要形式煤层气开发的主要形式煤层气开发的主要形式－4－煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

发煤矿区煤层气开发煤矿区煤层气开发煤矿区煤层气开发煤矿区煤层气开发原始条件煤层气地面开

原始条件煤层气地面开发原始条件煤层气地面开发原始条件煤层气地面开发原始条件煤层气地面开

发

原

始

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煤

层

气

地

面

开

发

原

始

条

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煤

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气

地

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发

原

始

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件

煤

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地

面

开

发(A)

(A)

(C)(C)

(B)(B)钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI1）

））

）防止煤矿瓦斯爆炸

防止煤矿瓦斯爆炸防止煤矿瓦斯爆炸

防止煤矿瓦斯爆炸，

，，

，提高煤炭安全生产能力

提高煤炭安全生产能力提高煤炭安全生产能力

提高煤炭安全生产能力

国内煤矿矿难70％-80％都是由瓦斯爆炸引起。因此开

发煤层气可以减少矿道内的瓦斯含量，有效预防事故发生，

改善矿工的生产工作条件。3

、

、、

、煤层气开发的意义

煤层气开发的意义煤层气开发的意义

煤层气开发的意义－5－2）

））

）“

““

“变害为宝

变害为宝变害为宝

变害为宝”

””

”

煤层气的主要成分是甲烷(CH4)，其常温下的发热量为

8000Kcal／Nm3，其热值与天然气相当，是一种热值高、无

污染的新能源；煤层气可用于发电燃料、化工原料和居民

生活燃料。

3）

））

）有利于环境保护

有利于环境保护有利于环境保护

有利于环境保护

甲烷为温室气体，温室效应是二氧化碳的20多倍，随着

煤炭开采泄漏到大气中会加剧全球温室效应。钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI华

盛顿

西部

8温德河

0.17

粉河

1.10

伊利诺斯

0.59

大绿河盆地

8.894

、

、、

、国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状1）

））

）美国煤层气开发现状

美国煤层气开发现状美国煤层气开发现状

美国煤层气开发现状－6－北阿巴拉契亚

1.73

中阿巴拉契亚

0.14

黑勇士

0.57

阿科马

0.11

切若科

0.17

拉顿

圣胡安

2.38

皮申斯

4.10

尤因塔

0.28

8.8914

个盆地累计

个盆地累计个盆地累计

个盆地累计21.19万亿

万亿万亿

万亿m3钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI完钻井数

完钻井数完钻井数

完钻井数－7－煤层气作为新兴的非常规天然气资源

煤层气作为新兴的非常规天然气资源煤层气作为新兴的非常规天然气资源

煤层气作为新兴的非常规天然气资源，

，，

，在美国得到了巨大

在美国得到了巨大在美国得到了巨大

在美国得到了巨大

的发展

的发展的发展

的发展，

，，

，2005

20052005

2005年年产量达到

年年产量达到年年产量达到

年年产量达到505

505×

××

×108m

108m108m

108m3

,占气体能源

占气体能源占气体能源

占气体能源(

((

(天然气

天然气天然气

天然气)

))

)

总量的

总量的总量的

总量的8%

8%8%

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-10%

10%10%

10%钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI2

2）

））

）加拿大煤层气发展现状

加拿大煤层气发展现状加拿大煤层气发展现状

加拿大煤层气发展现状－8－加拿大煤层气开发的起步时间基本与我国开展煤层气工作的时间相当，

1978—2001年，加拿大仅有250口煤层气生产井

2003年，就增加1000口左右的煤层气生产井，使煤层气年产量达到

5.1亿m3。煤层气生产井的单井日产量在3000-7000m3

2004年，煤层气生产井已达1700多口，年产量达到15.5亿m3。

2005年煤层气井数达到6000口，产量突破30亿m3，占天然气总量的

1.8%钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI3）

））

）澳大利亚煤层气开发现状

澳大利亚煤层气开发现状澳大利亚煤层气开发现状

澳大利亚煤层气开发现状

早在1976年澳大利亚就开始开采煤层气，主要在昆士兰的

鲍恩盆地。

1987—1988年期间开始地面钻井方法在煤层中采煤层气。

但直到目前为止，澳大利亚的煤层气产量还是以矿井煤层－

9－但直到目前为止，澳大利亚的煤层气产量还是以矿井煤层

气抽放为主。生产的煤层气主要供给建在井口的煤层气发电

站。钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI4）

））

）中国煤层气开发现状

中国煤层气开发现状中国煤层气开发现状

中国煤层气开发现状－10－钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI施工单位钻井数

钻井数钻井数

钻井数

所占比

例(%）

备注

中国石油

38724.6

截止到2006年底，共完成了387口煤层气井

作业施工，其中多分支井4口。目前已压裂

160口，产气井31口，合计日产气3. 4万方。

中联煤

44328.2

截止2005年12月，自营钻井185口，国际合中国煤层气钻井情况中国煤层气钻井情况中国煤层气钻井情况

中国煤层气钻井情况－11－中联煤

44328.2

截止2005年12月，自营钻井185口，国际合

作钻井258口，其中钻多分支井7口。

亚美大陆

120.76

截止目前，该公司在大宁和潘庄分别完成了6

口多分支井，合计日产气31万方。

蓝焰煤层气公司700余口

余口余口

余口

44.5

主要为直井和丛式井，截止2007年6月已完

成压裂250口，排采149口，日产气50万方。

目前安排50台钻机作业，计划每年钻井500

口

中石化

60.38

一个生产试验井组

中煤地质总局

251.59钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI井号

井号井号

井号区块

区块区块

区块业主

业主业主

业主作业者

作业者作业者

作业者

WuM1

WuM1WuM1

WuM1-

-1

1宁武盆地

宁武盆地宁武盆地

宁武盆地中国石油

中国石油中国石油

中国石油奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司

樊平

樊平樊平

樊平1

1－

－－

－1

1井

井井

井樊庄区块

樊庄区块樊庄区块

樊庄区块中国石油

中国石油中国石油

中国石油奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司

DNP01

DNP01DNP01

DNP01、

、、

、02

0202

02、

、、

、03

0303

03、

、、

、05

0505

05、

、、

、

0606

06、

、、

、07

0707

07，

，，

，共计

共计共计

共计6

6口井

口井口井

口井

大宁煤矿

大宁煤矿大宁煤矿

大宁煤矿亚美大陆煤炭有限公司

亚美大陆煤炭有限公司亚美大陆煤炭有限公司

亚美大陆煤炭有限公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司

PZP01、

、、

、02、

、、

、03，

，，

，

共计

共计共计

共计3组两羽状多分

组两羽状多分组两羽状多分

组两羽状多分

支井组

支井组支井组

支井组

潘庄区块

潘庄区块潘庄区块

潘庄区块亚美大陆煤炭有限公司

亚美大陆煤炭有限公司亚美大陆煤炭有限公司

亚美大陆煤炭有限公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司国内煤层气多分支井钻井情况

国内煤层气多分支井钻井情况国内煤层气多分支井钻井情况国内煤层气多分支井钻井情况（

（（

（共计

共计共计

共计24口井

口井口井

口井）

））

）－12－支井组

支井组支井组

支井组

DS01

DS01DS01

DS01-

-1

1端氏区块

端氏区块端氏区块

端氏区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司

DS01

DS01DS01

DS01-

-2

2端氏区块

端氏区块端氏区块

端氏区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司

PHH

PHHPHH

PHH-

-001

001001

001潘河区块

潘河区块潘河区块

潘河区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司山东煤田地质局

山东煤田地质局山东煤田地质局

山东煤田地质局

PHH

PHHPHH

PHH-

-002

002002

002潘河区块

潘河区块潘河区块

潘河区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司山东煤田地质局

山东煤田地质局山东煤田地质局

山东煤田地质局

FCC

FCCFCC

FCC-

-01H

01H01H

01H寿阳区块

寿阳区块寿阳区块

寿阳区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司远东能源公司

远东能源公司远东能源公司

远东能源公司

FCC

FCCFCC

FCC-

-02H

02H02H

02H寿阳区块

寿阳区块寿阳区块

寿阳区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司远东能源公司

远东能源公司远东能源公司

远东能源公司

FCC

FCCFCC

FCC-

-03H

03H03H

03H寿阳区块

寿阳区块寿阳区块

寿阳区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司远东能源公司

远东能源公司远东能源公司

远东能源公司

晋平

晋平晋平

晋平2

-2

2，

，，

，2

-4

4樊庄区块

樊庄区块樊庄区块

樊庄区块中国石油

中国石油中国石油

中国石油CDX

CDXCDX

CDX公司

公司公司

公司

JPJP

JP-

-1

1鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地中国石油

中国石油中国石油

中国石油Weatherford

WeatherfordWeatherford

Weatherford公司

公司公司

公司钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI中石油第一口试验井武

中石油第一口试验井武中石油第一口试验井武

中石油第一口试验井武M1-1井

井井

井洞穴井

洞穴井洞穴井

洞穴井该井是目前世界

煤层埋藏最深的多

分支水平井，垂深

为900米，

共10个分支，总?－

13－水平井

水平井水平井

水平井共10个分支，总

进尺7993米，煤层

中穿越5939m，煤层

钻遇率95%

目前该井产气量

很少。12

?″钻头

钻头钻头

钻头

××

×95/8″表层

表层表层

表层

××

×53m8

?″钻头

钻头钻头

钻头×

××

×7″套管

套管套管

套管×

××

×951m

6″PDC钻头

钻头钻头

钻头

××

×2000m裸眼完井

裸眼完井裸眼完井

裸眼完井钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI中石油第二口试验井樊平

中石油第二口试验井樊平中石油第二口试验井樊平

中石油第二口试验井樊平1

1－

－－

－1

1井

井井

井樊平1-1井位于沁水盆地南部

共有两个主井眼和7个分支，垂深

为500米，总进尺6117米，煤层进尺

5158.5m，煤层钻遇率93.65%。

钻井周期为27.83天，平均机械钻

速11.36m/h

目前该井处于排水阶段，最高产量煤层破碎带

煤层破碎带煤层破碎带

煤层破碎带－14－目前该井处于排水阶段，最高产量超过1万方。

洞穴井

洞穴井洞穴井

洞穴井

水平井

水平井水平井

水平井钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI汇报提纲

汇报提纲汇报提纲

汇报提纲一

一一

一、

、、

、国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状

二

二二

二、

、、

、煤层气多分支井钻井的难点分析

煤层气多分支井钻井的难点分析煤层气多分支井钻井的难点分析煤层气多分支井钻井的难点分析－

15－三

三三

三、

、、

、煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究

四

四四

四、

、、

、结论与建议

结论与建议结论与建议

结论与建议钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI空气钻井

空气钻井空气钻井

空气钻井、

、、

、

多分支水平井

多分支水平井多分支水平井

多分支水平井、

、、

、

羽状水平井

羽状水平井羽状水平井

羽状水平井、

、、

、

裸眼完井

裸眼完井裸眼完井

裸眼完井现在

现在现在

现在二

二二

二、

、、

、煤层气多分支井开发的难点分析

煤层气多分支井开发的难点分析煤层气多分支井开发的难点分析煤层气多分支井开发的难点分析1

1、

、、

、煤层气钻井技术的发展历程

煤层气钻井技术的发展历程煤层气钻井技术的发展历程煤层气钻井技术的发展历程煤层气钻井完井技术

煤层气钻井完井技术煤层气钻井完井技术

煤层气钻井完井技术，

，，

，经历

经历经历

经历

了四个发展阶段

了四个发展阶段了四个发展阶段

了四个发展阶段。

。。

。随着技术进

随着技术进随着技术进

随着技术进

步和工艺的突破

步和工艺的突破步和工艺的突破

步和工艺的突破，

，，

，针对不同煤

针对不同煤针对不同煤

针对不同煤

层特性采用不同的工艺技术

层特性采用不同的工艺技术层特性采用不同的工艺技术层特性采用不同的工艺技术，

，，

，

直接推动了煤层气产量和开发

直接推动了煤层气产量和开发直接推动了煤层气产量和开发

直接推动了煤层气产量和开发－

16－常规钻井

常规钻井常规钻井

常规钻井、

、、

、

洞穴完井

洞穴完井洞穴完井

洞穴完井

空气钻井

空气钻井空气钻井

空气钻井、

、、

、

裸眼完井

裸眼完井裸眼完井

裸眼完井早期

早期早期

早期常规直井钻井

常规直井钻井常规直井钻井

常规直井钻井、

、、

、

套管射孔完井

套管射孔完井套管射孔完井

套管射孔完井直接推动了煤层气产量和开发

直接推动了煤层气产量和开发直接推动了煤层气产量和开发直接推动了煤层气产量和开发

经济效益大幅度提高

经济效益大幅度提高经济效益大幅度提高

经济效益大幅度提高钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI水

水水

水

直

直直

直

井

井井

井

充分沟通煤层割理系统

充分沟通煤层割理系统充分沟通煤层割理系统充分沟通煤层割理系统充分沟通煤层割理系统充分沟通煤层割理系统充分沟通煤层割理系统充分沟通煤层割理系统

大幅提高煤层气产量

大幅提高煤层气产量大幅提高煤层气产量

大幅提高煤层气产量

煤层气开发的主要技术手段

煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段

多分支水平井特点

多分支水平井特点多分支水平井特点

多分支水平井特点－

17－平

平平

平

井

井井

井多分支水平井眼

多分支水平井眼多分支水平井眼

多分支水平井眼煤层气开发的主要技术手段

煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段煤层气开发的主要技术手段钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI煤层不同与砂岩等储层，由于煤层比较脆，而且存在着

互相垂直的天然裂缝，在这种脆性地层中钻进极易引起井

下垮塌、卡钻等复杂事故，甚至井眼报废。

1）

））

）井壁稳定性差

井壁稳定性差井壁稳定性差

井壁稳定性差

2、

、、

、煤层气多分支水平井钻井的主要难点

煤层气多分支水平井钻井的主要难点煤层气多分支水平井钻井的主要难点

煤层气多分支水平井钻井的主要难点－

18－近两年在煤层分支井段发生被埋事故

近两年在煤层分支井段发生被埋事故近两年在煤层分支井段发生被埋事故

近两年在煤层分支井段发生被埋事故序

序序

序

号

号号

号

公司

公司公司

公司井壁坍塌次

井壁坍塌次井壁坍塌次

井壁坍塌次

数

数数

数

钻井数

钻井数钻井数

钻井数备注

备注

1威德福

威德福威德福

威德福4

4次

次次

次1

2CDX

CDXCDX

CDX3

3次

次次

次2

3奥瑞安

奥瑞安奥瑞安

奥瑞安2

2次

次次

次8

4远东能源

远东能源远东能源

远东能源2

2次

次次

次3

合计

合计合计

合计11

1111

1114

1414

14钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI2

2）

））

）煤储层保护难

煤储层保护难煤储层保护难

煤储层保护难极强的吸附性造成的伤害

极强的吸附性造成的伤害极强的吸附性造成的伤害

极强的吸附性造成的伤害我国煤层普遍具有低压、低渗的特点，储层非常容易

受到伤害，为了防止煤层的污染应采用欠平衡技术或低伤

害钻井液－

19－煤层伤害

煤层伤害煤层伤害

煤层伤害

常规伤害

常规伤害常规伤害

常规伤害

应力敏感伤害

应力敏感伤害应力敏感伤害

应力敏感伤害

极强的吸附性造成的伤害

极强的吸附性造成的伤害极强的吸附性造成的伤害

极强的吸附性造成的伤害

化学伤害

化学伤害化学伤害

化学伤害

物理伤害

物理伤害物理伤害

物理伤害

颗粒入侵伤害

颗粒入侵伤害颗粒入侵伤害

颗粒入侵伤害钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI汇报提纲

汇报提纲汇报提纲

汇报提纲一

一一

一、

、、

、国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状

二

二二

二、

、、

、煤层气多分支井钻井的难点分析

煤层气多分支井钻井的难点分析煤层气多分支井钻井的难点分析

煤层气多分支井钻井的难点分析－

20－三

三三

三、

、、

、煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究

四

四四

四、

、、

、结论与建议

结论与建议结论与建议

结论与建议钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI 在煤中存在有大致相

互垂直的两组割理系统，

即面割理系统和端割理

系统。

煤储层物性较差，属1、煤储层物性概述－

21－煤储层物性较差，属

于低孔低渗地层

煤储层的基质渗透率

很低，可以忽略，煤层

渗透率主要是煤层的割

理渗透率钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI 煤储层的割理（微裂隙）一般都比较发育，控制着煤层气藏

的渗透性。

裂隙的宽度受地应力场控制，地应力场的改变，可导致裂缝

的开启和闭合，进而导致渗透率的改变。

裂隙闭合后在卸压过程中不易恢复张开，宏观表现为渗透率

的降低2、煤层应力敏感性理论－

22－的降低煤

岩

地

应

力

状

态

与

煤

岩

地

应

力

状

态

与

煤

岩

地

应

力

状

态

与

煤

岩

地

应

力

状

态

与

割

理

系

统

关

系

图

割

理

系

统

关

系

图

割

理

系

统

关

系

图

割

理

系

统

关

系

图钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI煤储层基质是主要的储集空间，而割理是主要的渗流通道。

煤储层的渗透率基本上可以认为是割理的渗透率。渗透率与割理的宽度关系

渗透率与割理的宽度关系渗透率与割理的宽度关系

渗透率与割理的宽度关系2、煤层应力敏感性理论－23－从公式中可见，渗透率是割理宽度的三次方成正比，因

此割理宽度微小的变化都会导致渗透率的大幅度下降。这

是煤储层有明显的应力敏感性的根源之一。钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI1）井底流体的影响作用)1(22?+=+

ppie

Lwwλ煤割理的宽度与孔隙压力有关，孔

隙压力变化，煤割理的宽度随之改

变。

当孔隙压力与割理的宽度的变化关

系式：λλ2、煤层应力敏感性理论－

24－)1(22

00?

+=+GeLwwλ)1(22

ppie

Lww+

?=λ钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI2）应力集中的影响作用

当煤层被钻开时，近井壁地带会形

成应力集中，而切向应力的集中系

数最大，可忽略径向应力的效应。

煤储层水平井井壁附近割理在切向

应力作用下的宽度变化：2、煤层应力敏感性理论－

25－应力作用下的宽度变化：)1(22

00Ge

Lw+

=?λ

σσθ

θ可以得出：切向应力越大时，割理的

宽度就越小。钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI3）割理充填物的影响作用割理中的充填物胶结强度比煤基质弱，随着地层压力的变化，充填物的

结构将最先遭到破坏

当充填物完全破坏的时候，渗透率会有个快速的下降阶段。并且由于充

填物结构已经破坏，当压力释放时，充填物的支撑作用消失，渗透率的

回升部分只是煤岩基质的弹性恢复2、煤层应力敏感性理论－

26－

围压增

加过程钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI 煤层气钻井中应该采用近

平衡钻井，既可以保持井壁

稳定，又可以降低对煤层割

理的影响。

制定合理的排水采气工艺，

减少排水采气过程中的压力3、应力敏感性的应用60 70

100渗渗渗渗渗渗渗渗渗渗 %渗渗渗渗渗

渗渗渗渗－

27－减少排水采气过程中的压力

大幅度波动现象3

3.23.43.63.844.24.44.6

井井井井渗渗渗渗渗渗渗渗渗渗地层压力减小时渗透率和割理的变化特征钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI 煤层井壁稳定和储层保护是煤层气多分支水平井技术的关键点，同时也是制约该技术推广

应用的最大障碍。

由煤层应力敏感理论得到，煤层既不适宜采

用过平衡钻井，也不适宜采用欠压值较大的欠四

四四

四、

、、

、结论与建议

结论与建议结论与建议

结论与建议－28－用过平衡钻井，也不适宜采用欠压值较大的欠平衡钻井，而应该采取近平衡的作业方式。

中国煤层气产业前景广阔、开发潜力巨大。

依托资源优势、政策优势和市场优势，我国煤

层气产业必将开拓新的篇章！钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI－29－

钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI煤层气开发现状综述及煤储层

煤层气开发现状综述及煤储层煤层气开发现状综述及煤储层

煤层气开发现状综述及煤储层

应力敏感性探讨

应力敏感性探讨应力敏感性探讨

应力敏感性探讨－

1－中国石油集团钻井工程技术研究院

钻井完井工艺研究所

钻井完井工艺研究所钻井完井工艺研究所

钻井完井工艺研究所

20072007年

年年

年99月

月月

月钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI汇报提纲

汇报提纲汇报提纲

汇报提纲一

一一

一、

、、

、国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状

二

二二

二、

、、

、煤层气多分支井钻井的难点分析

煤层气多分支井钻井的难点分析煤层气多分支井钻井的难点分析煤层气多分支井钻井的难点分析

三

三三

三、

、、

、煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究－

2－三

三三

三、

、、

、煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究

四

四四

四、

、、

、结论与建议

结论与建议结论与建议

结论与建议钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI

一

一一

一、

、、

、国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状113

761

、

、、

、世界煤层气资源分布情况

世界煤层气资源分布情况世界煤层气资源分布情况

世界煤层气资源分布情况－3－31

21煤层气是煤的伴生矿产，煤炭行业称为瓦斯，主要成分为甲烷，它吸附在煤岩基质内；

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发(A)

(A)地面直井

地面直井地面直井

地面直井、

、、

、丛式井或多分支井开采

丛式井或多分支井开采丛式井或多分支井开采丛式井或多分支井开采；

；；

；地面直井

地面直井地面直井

地面直井、

、、

、丛式井或多分支井开采

丛式井或多分支井开采丛式井或多分支井开采丛式井或多分支井开采；

；；

；(B)(B)废弃矿井抽放

废弃矿井抽放废弃矿井抽放

废弃矿井抽放；

；；

；废弃矿井抽放

废弃矿井抽放废弃矿井抽放

废弃矿井抽放；

；；

；(C)(C)煤矿井下本层抽放

煤矿井下本层抽放煤矿井下本层抽放煤矿井下本层抽放；

；；

；煤矿井下本层抽放

煤矿井下本层抽放煤矿井下本层抽放煤矿井下本层抽放；

；；

；2、

、、

、煤层气开发的主要形式

煤层气开发的主要形式煤层气开发的主要形式煤层气开发的主要形式－4－煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

开

发

煤

矿

区

煤

层

气

发煤矿区煤层气开发煤矿区煤层气开发煤矿区煤层气开发煤矿区煤层气开发原始条件煤层气地面开

原始条件煤层气地面开发原始条件煤层气地面开发原始条件煤层气地面开发原始条件煤层气地面开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发

原

始

条

件

煤

层

气

地

面

开

发(A)

(A)

(C)(C)

(B)(B)钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI1）

））

）防止煤矿瓦斯爆炸

防止煤矿瓦斯爆炸防止煤矿瓦斯爆炸

防止煤矿瓦斯爆炸，

，，

，提高煤炭安全生产能力

提高煤炭安全生产能力提高煤炭安全生产能力

提高煤炭安全生产能力

国内煤矿矿难70％-80％都是由瓦斯爆炸引起。因此开

发煤层气可以减少矿道内的瓦斯含量，有效预防事故发生，

改善矿工的生产工作条件。3

、

、、

、煤层气开发的意义

煤层气开发的意义煤层气开发的意义

煤层气开发的意义－5－2）

））

）“

““

“变害为宝

变害为宝变害为宝

变害为宝”

””

”

煤层气的主要成分是甲烷(CH4)，其常温下的发热量为

8000Kcal／Nm3，其热值与天然气相当，是一种热值高、无

污染的新能源；煤层气可用于发电燃料、化工原料和居民

生活燃料。

3）

））

）有利于环境保护

有利于环境保护有利于环境保护

有利于环境保护

甲烷为温室气体，温室效应是二氧化碳的20多倍，随着

煤炭开采泄漏到大气中会加剧全球温室效应。钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI华

盛顿

西部

8温德河

0.17

粉河

1.10

伊利诺斯

0.59

大绿河盆地

8.894

、

、、

、国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状1）

））

）美国煤层气开发现状

美国煤层气开发现状美国煤层气开发现状

美国煤层气开发现状－6－北阿巴拉契亚

1.73

中阿巴拉契亚

0.14

黑勇士

0.57

阿科马

0.11

切若科

0.17

拉顿

圣胡安

2.38

皮申斯

4.10

尤因塔

0.28

8.8914

个盆地累计

个盆地累计个盆地累计

个盆地累计21.19万亿

万亿万亿

万亿m3钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI完钻井数

完钻井数完钻井数

完钻井数－7－煤层气作为新兴的非常规天然气资源

煤层气作为新兴的非常规天然气资源煤层气作为新兴的非常规天然气资源

煤层气作为新兴的非常规天然气资源，

，，

，在美国得到了巨大

在美国得到了巨大在美国得到了巨大

在美国得到了巨大

的发展

的发展的发展

的发展，

，，

，2005

20052005

2005年年产量达到

年年产量达到年年产量达到

年年产量达到505

505×

××

×108m

108m108m

108m3

,占气体能源

占气体能源占气体能源

占气体能源(

((

(天然气

天然气天然气

天然气)

))

)

总量的

总量的总量的

总量的8%

8%8%

8%-

-10%

10%10%

10%钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI2

2）

））

）加拿大煤层气发展现状

加拿大煤层气发展现状加拿大煤层气发展现状

加拿大煤层气发展现状－8－加拿大煤层气开发的起步时间基本与我国开展煤层气工作的时间相当，

1978—2001年，加拿大仅有250口煤层气生产井

2003年，就增加1000口左右的煤层气生产井，使煤层气年产量达到

5.1亿m3。煤层气生产井的单井日产量在3000-7000m3

2004年，煤层气生产井已达1700多口，年产量达到15.5亿m3。

2005年煤层气井数达到6000口，产量突破30亿m3，占天然气总量的

1.8%钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI3）

））

）澳大利亚煤层气开发现状

澳大利亚煤层气开发现状澳大利亚煤层气开发现状

澳大利亚煤层气开发现状

早在1976年澳大利亚就开始开采煤层气，主要在昆士兰的

鲍恩盆地。

1987—1988年期间开始地面钻井方法在煤层中采煤层气。

但直到目前为止，澳大利亚的煤层气产量还是以矿井煤层－

9－但直到目前为止，澳大利亚的煤层气产量还是以矿井煤层

气抽放为主。生产的煤层气主要供给建在井口的煤层气发电

站。钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI4）

））

）中国煤层气开发现状

中国煤层气开发现状中国煤层气开发现状

中国煤层气开发现状－10－钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI施工单位钻井数

钻井数钻井数

钻井数

所占比

例(%）

备注

中国石油

38724.6

截止到2006年底，共完成了387口煤层气井

作业施工，其中多分支井4口。目前已压裂

160口，产气井31口，合计日产气3. 4万方。

中联煤

44328.2

截止2005年12月，自营钻井185口，国际合中国煤层气钻井情况中国煤层气钻井情况中国煤层气钻井情况

中国煤层气钻井情况－11－中联煤

44328.2

截止2005年12月，自营钻井185口，国际合

作钻井258口，其中钻多分支井7口。

亚美大陆

120.76

截止目前，该公司在大宁和潘庄分别完成了6

口多分支井，合计日产气31万方。

蓝焰煤层气公司700余口

余口余口

余口

44.5

主要为直井和丛式井，截止2007年6月已完

成压裂250口，排采149口，日产气50万方。

目前安排50台钻机作业，计划每年钻井500

口

中石化

60.38

一个生产试验井组

中煤地质总局

251.59钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI井号

井号井号

井号区块

区块区块

区块业主

业主业主

业主作业者

作业者作业者

作业者

WuM1

WuM1WuM1

WuM1-

-1

1宁武盆地

宁武盆地宁武盆地

宁武盆地中国石油

中国石油中国石油

中国石油奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司

樊平

樊平樊平

樊平1

1－

－－

－1

1井

井井

井樊庄区块

樊庄区块樊庄区块

樊庄区块中国石油

中国石油中国石油

中国石油奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司

DNP01

DNP01DNP01

DNP01、

、、

、02

0202

02、

、、

、03

0303

03、

、、

、05

0505

05、

、、

、

0606

06、

、、

、07

0707

07，

，，

，共计

共计共计

共计6

6口井

口井口井

口井

大宁煤矿

大宁煤矿大宁煤矿

大宁煤矿亚美大陆煤炭有限公司

亚美大陆煤炭有限公司亚美大陆煤炭有限公司

亚美大陆煤炭有限公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司

PZP01、

、、

、02、

、、

、03，

，，

，

共计

共计共计

共计3组两羽状多分

组两羽状多分组两羽状多分

组两羽状多分

支井组

支井组支井组

支井组

潘庄区块

潘庄区块潘庄区块

潘庄区块亚美大陆煤炭有限公司

亚美大陆煤炭有限公司亚美大陆煤炭有限公司

亚美大陆煤炭有限公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司国内煤层气多分支井钻井情况

国内煤层气多分支井钻井情况国内煤层气多分支井钻井情况国内煤层气多分支井钻井情况（

（（

（共计

共计共计

共计24口井

口井口井

口井）

））

）－12－支井组

支井组支井组

支井组

DS01

DS01DS01

DS01-

-1

1端氏区块

端氏区块端氏区块

端氏区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司

DS01

DS01DS01

DS01-

-2

2端氏区块

端氏区块端氏区块

端氏区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司

奥瑞安能源公司

PHH

PHHPHH

PHH-

-001

001001

001潘河区块

潘河区块潘河区块

潘河区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司山东煤田地质局

山东煤田地质局山东煤田地质局

山东煤田地质局

PHH

PHHPHH

PHH-

-002

002002

002潘河区块

潘河区块潘河区块

潘河区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司山东煤田地质局

山东煤田地质局山东煤田地质局

山东煤田地质局

FCC

FCCFCC

FCC-

-01H

01H01H

01H寿阳区块

寿阳区块寿阳区块

寿阳区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司远东能源公司

远东能源公司远东能源公司

远东能源公司

FCC

FCCFCC

FCC-

-02H

02H02H

02H寿阳区块

寿阳区块寿阳区块

寿阳区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司远东能源公司

远东能源公司远东能源公司

远东能源公司

FCC

FCCFCC

FCC-

-03H

03H03H

03H寿阳区块

寿阳区块寿阳区块

寿阳区块中联煤层气公司

中联煤层气公司中联煤层气公司

中联煤层气公司远东能源公司

远东能源公司远东能源公司

远东能源公司

晋平

晋平晋平

晋平2

-2

2，

，，

，2

-4

4樊庄区块

樊庄区块樊庄区块

樊庄区块中国石油

中国石油中国石油

中国石油CDX

CDXCDX

CDX公司

公司公司

公司

JPJP

JP-

-1

1鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地中国石油

中国石油中国石油

中国石油Weatherford

WeatherfordWeatherford

Weatherford公司

公司公司

公司钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI中石油第一口试验井武

中石油第一口试验井武中石油第一口试验井武

中石油第一口试验井武M1-1井

井井

井洞穴井

洞穴井洞穴井

洞穴井该井是目前世界

煤层埋藏最深的多

分支水平井，垂深

为900米，

共10个分支，总?－

13－水平井

水平井水平井

水平井共10个分支，总

进尺7993米，煤层

中穿越5939m，煤层

钻遇率95%

目前该井产气量

很少。12

?″钻头

钻头钻头

钻头

××

×95/8″表层

表层表层

表层

××

×53m8

?″钻头

钻头钻头

钻头×

××

×7″套管

套管套管

套管×

××

×951m

6″PDC钻头

钻头钻头

钻头

××

×2000m裸眼完井

裸眼完井裸眼完井

裸眼完井钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI中石油第二口试验井樊平

中石油第二口试验井樊平中石油第二口试验井樊平

中石油第二口试验井樊平1

1－

－－

－1

1井

井井

井樊平1-1井位于沁水盆地南部

共有两个主井眼和7个分支，垂深

为500米，总进尺6117米，煤层进尺

5158.5m，煤层钻遇率93.65%。

钻井周期为27.83天，平均机械钻

速11.36m/h

目前该井处于排水阶段，最高产量煤层破碎带

煤层破碎带煤层破碎带

煤层破碎带－14－目前该井处于排水阶段，最高产量超过1万方。

洞穴井

洞穴井洞穴井

洞穴井

水平井

水平井水平井

水平井钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI汇报提纲

汇报提纲汇报提纲

汇报提纲一

一一

一、

、、

、国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状

二

二二

二、

、、

、煤层气多分支井钻井的难点分析

煤层气多分支井钻井的难点分析煤层气多分支井钻井的难点分析煤层气多分支井钻井的难点分析－

15－三

三三

三、

、、

、煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究

四

四四

四、

、、

、结论与建议

结论与建议结论与建议

结论与建议钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI空气钻井

空气钻井空气钻井

空气钻井、

、、

、

多分支水平井

多分支水平井多分支水平井

多分支水平井、

、、

、

羽状水平井

羽状水平井羽状水平井

羽状水平井、

、、

、

裸眼完井

裸眼完井裸眼完井

裸眼完井现在

现在现在

现在二

二二

二、

、、

、煤层气多分支井开发的难点分析

煤层气多分支井开发的难点分析煤层气多分支井开发的难点分析煤层气多分支井开发的难点分析1

1、

、、

、煤层气钻井技术的发展历程

煤层气钻井技术的发展历程煤层气钻井技术的发展历程煤层气钻井技术的发展历程煤层气钻井完井技术

煤层气钻井完井技术煤层气钻井完井技术

煤层气钻井完井技术，

，，

，经历

经历经历

经历

了四个发展阶段

了四个发展阶段了四个发展阶段

了四个发展阶段。

。。

。随着技术进

随着技术进随着技术进

随着技术进

步和工艺的突破

步和工艺的突破步和工艺的突破

步和工艺的突破，

，，

，针对不同煤

针对不同煤针对不同煤

针对不同煤

层特性采用不同的工艺技术

层特性采用不同的工艺技术层特性采用不同的工艺技术层特性采用不同的工艺技术，

，，

，

直接推动了煤层气产量和开发

直接推动了煤层气产量和开发直接推动了煤层气产量和开发

直接推动了煤层气产量和开发－

16－常规钻井

常规钻井常规钻井

常规钻井、

、、

、

洞穴完井

洞穴完井洞穴完井

洞穴完井

空气钻井

空气钻井空气钻井

空气钻井、

、、

、

裸眼完井

裸眼完井裸眼完井

裸眼完井早期

早期早期

早期常规直井钻井

常规直井钻井常规直井钻井

常规直井钻井、

、、

、

套管射孔完井

套管射孔完井套管射孔完井

套管射孔完井直接推动了煤层气产量和开发

直接推动了煤层气产量和开发直接推动了煤层气产量和开发直接推动了煤层气产量和开发

经济效益大幅度提高

经济效益大幅度提高经济效益大幅度提高

经济效益大幅度提高钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI水

水水

水

直

直直

直

井

井井

井

充分沟通煤层割理系统

大幅提高煤层气产量

大幅提高煤层气产量大幅提高煤层气产量

大幅提高煤层气产量

煤层气开发的主要技术手段

多分支水平井特点

多分支水平井特点多分支水平井特点

多分支水平井特点－

17－平

平平

平

井

井井

井多分支水平井眼

多分支水平井眼多分支水平井眼

多分支水平井眼煤层气开发的主要技术手段

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI煤层不同与砂岩等储层，由于煤层比较脆，而且存在着

互相垂直的天然裂缝，在这种脆性地层中钻进极易引起井

下垮塌、卡钻等复杂事故，甚至井眼报废。

1）

））

）井壁稳定性差

井壁稳定性差井壁稳定性差

井壁稳定性差

2、

、、

、煤层气多分支水平井钻井的主要难点

煤层气多分支水平井钻井的主要难点煤层气多分支水平井钻井的主要难点

煤层气多分支水平井钻井的主要难点－

18－近两年在煤层分支井段发生被埋事故

近两年在煤层分支井段发生被埋事故近两年在煤层分支井段发生被埋事故

近两年在煤层分支井段发生被埋事故序

序序

序

号

号号

号

公司

公司公司

公司井壁坍塌次

井壁坍塌次井壁坍塌次

井壁坍塌次

数

数数

数

钻井数

钻井数钻井数

钻井数备注

备注

1威德福

威德福威德福

威德福4

4次

次次

次1

2CDX

CDXCDX

CDX3

3次

次次

次2

3奥瑞安

奥瑞安奥瑞安

奥瑞安2

2次

次次

次8

4远东能源

远东能源远东能源

远东能源2

2次

次次

次3

合计

合计合计

合计11

1111

1114

1414

14钻井研究院

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DRI2

2）

））

）煤储层保护难

煤储层保护难煤储层保护难

煤储层保护难极强的吸附性造成的伤害

极强的吸附性造成的伤害极强的吸附性造成的伤害

极强的吸附性造成的伤害我国煤层普遍具有低压、低渗的特点，储层非常容易

受到伤害，为了防止煤层的污染应采用欠平衡技术或低伤

害钻井液－

19－煤层伤害

煤层伤害煤层伤害

煤层伤害

常规伤害

常规伤害常规伤害

常规伤害

应力敏感伤害

应力敏感伤害应力敏感伤害

应力敏感伤害

极强的吸附性造成的伤害

极强的吸附性造成的伤害极强的吸附性造成的伤害

极强的吸附性造成的伤害

化学伤害

化学伤害化学伤害

化学伤害

物理伤害

物理伤害物理伤害

物理伤害

颗粒入侵伤害

颗粒入侵伤害颗粒入侵伤害

颗粒入侵伤害钻井研究院

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DRI汇报提纲

汇报提纲汇报提纲

汇报提纲一

一一

一、

、、

、国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状国内外煤层气开发现状

国内外煤层气开发现状

二

二二

二、

、、

、煤层气多分支井钻井的难点分析

煤层气多分支井钻井的难点分析煤层气多分支井钻井的难点分析

煤层气多分支井钻井的难点分析－

20－三

三三

三、

、、

、煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究煤储层的应力敏感性研究

煤储层的应力敏感性研究

四

四四

四、

、、

、结论与建议

结论与建议结论与建议

结论与建议钻井研究院

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DRIDRI

DRI 在煤中存在有大致相

互垂直的两组割理系统，

即面割理系统和端割理

系统。

煤储层物性较差，属1、煤储层物性概述－

21－煤储层物性较差，属

于低孔低渗地层

煤储层的基质渗透率

很低，可以忽略，煤层

渗透率主要是煤层的割

理渗透率钻井研究院

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DRI 煤储层的割理（微裂隙）一般都比较发育，控制着煤层气藏

的渗透性。

裂隙的宽度受地应力场控制，地应力场的改变，可导致裂缝

的开启和闭合，进而导致渗透率的改变。

裂隙闭合后在卸压过程中不易恢复张开，宏观表现为渗透率

的降低2、煤层应力敏感性理论－

22－的降低煤

岩

地

应

力

状

态

与

煤

岩

地

应

力

状

态

与

煤

岩

地

应

力

状

态

与

煤

岩

地

应

力

状

态

与

割

理

系

统

关

系

图

割

理

系

统

关

系

图

割

理

系

统

关

系

图

割

理

系

统

关

系

图钻井研究院

钻井研究院钻井研究院

钻井研究院DRI

DRIDRI

DRI煤储层基质是主要的储集空间，而割理是主要的渗流通道。

煤储层的渗透率基本上可以认为是割理的渗透率。渗透率与割理的宽度关系

渗透率与割理的宽度关系渗透率与割理的宽度关系

渗透率与割理的宽度关系2、煤层应力敏感性理论－23－从公式中可见，渗透率是割理宽度的三次方成正比，因

此割理宽度微小的变化都会导致渗透率的大幅度下降。这

是煤储层有明显的应力敏感性的根源之一。钻井研究院

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DRIDRI

DRI1）井底流体的影响作用)1(22?+=+

ppie

Lwwλ煤割理的宽度与孔隙压力有关，孔

隙压力变化，煤割理的宽度随之改

变。

当孔隙压力与割理的宽度的变化关

系式：λλ2、煤层应力敏感性理论－

24－)1(22

00?

+=+GeLwwλ)1(22

ppie

Lww+

?=λ钻井研究院

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DRIDRI

DRI2）应力集中的影响作用

当煤层被钻开时，近井壁地带会形

成应力集中，而切向应力的集中系

数最大，可忽略径向应力的效应。

煤储层水平井井壁附近割理在切向

应力作用下的宽度变化：2、煤层应力敏感性理论－

25－应力作用下的宽度变化：)1(22

00Ge

Lw+

=?λ

σσθ

θ可以得出：切向应力越大时，割理的

宽度就越小。钻井研究院

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DRIDRI

DRI3）割理充填物的影响作用割理中的充填物胶结强度比煤基质弱，随着地层压力的变化，充填物的

结构将最先遭到破坏

当充填物完全破坏的时候，渗透率会有个快速的下降阶段。并且由于充

填物结构已经破坏，当压力释放时，充填物的支撑作用消失，渗透率的

回升部分只是煤岩基质的弹性恢复2、煤层应力敏感性理论－

26－

围压增

加过程钻井研究院

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DRI 煤层气钻井中应该采用近

平衡钻井，既可以保持井壁

稳定，又可以降低对煤层割

理的影响。

制定合理的排水采气工艺，

减少排水采气过程中的压力3、应力敏感性的应用60 70

100渗渗渗渗渗渗渗渗渗渗 %渗渗渗渗渗

渗渗渗渗－

27－减少排水采气过程中的压力

大幅度波动现象3

3.23.43.63.844.24.44.6

井井井井渗渗渗渗渗渗渗渗渗渗地层压力减小时渗透率和割理的变化特征钻井研究院

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DRIDRI

DRI 煤层井壁稳定和储层保护是煤层气多分支水平井技术的关键点，同时也是制约该技术推广

应用的最大障碍。

由煤层应力敏感理论得到，煤层既不适宜采

用过平衡钻井，也不适宜采用欠压值较大的欠四

四四

四、

、、

、结论与建议

结论与建议结论与建议

结论与建议－28－用过平衡钻井，也不适宜采用欠压值较大的欠平衡钻井，而应该采取近平衡的作业方式。

中国煤层气产业前景广阔、开发潜力巨大。

依托资源优势、政策优势和市场优势，我国煤

层气产业必将开拓新的篇章！钻井研究院

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DRI－29－

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