煤层气钻井储层保护新技术研究

殷跃杰

【摘要】在科学技术迅速发展的当今时代，行业的进步与高新技术的应用密切相关。煤矿产业作为我国能源产业的龙头行业，在“绿色生态”理念的影响下，正在不断推进新能源的开发与利用。本文以煤层气洁净能源作为主要研究对象，首先简要概述了煤层气的概念定义，然后从煤层气钻井储层保护角度出发，重点分析煤层气钻井过程中的潜在的储层伤害机理问题，并深入探究煤层气钻井保护技术，以期通过科学技术手段，在煤层气钻井的实践化操作过程中，实现对煤储层地质的良好保护。

【关键词】煤层气；绿色生态；煤储层；技术研究

0 引言

自党的十八大以来，习近平总书记就“生态文明”、“绿色能源”建设，提出了一系列的改革创新理念、新思想与新战略。在生态可持续发展的新思想指引下，我国积极推进生态建设，并努力以新科技的应用，为人类可持续发展注入动力、指明方向。煤层气作为一种新型绿色能源，其最主要的成分是甲烷。甲烷作为一种易燃气体，最大的优点就是燃料成分优质且绿色无污染[1]。因此，煤层气的开发与利用，能够为我国能源的“绿色生态”发展提供强大动力支持。但是，由于煤层气资源处于煤储层中，一旦钻井过程中开发不当，极容易导致一定的储层伤害，影响煤层的生态发展。因此，在煤气层钻井过程中，需要采用有效的技术手段，规避或降低钻井对储层的负面影响与伤害，进而实现煤储层的生态可持续发展。

1 煤层气的概念定义

立足于地理学的角度，煤作为一种沉积岩矿物质，其同普通岩层相比较而言，具有更高的有机物含量值[2]。与此同时，在长时间的地球化学反应与物理活动过程中，正交断层地区的煤层将会产生一定的断面，并在其相关区域形成一定面积的煤层气。煤层气长时间储存在煤储层内，逐渐积累并日渐增多。通常来说，煤层气的甲烷储量大小，够受到多种因素的影响与制约。其中，最主要的影响因素包括：1）煤层厚度影响；2）煤的组成成分影响；3）煤层的不同气体含量影响；4）以煤层气的占比影响。在地质勘测中发现，煤中有机物所占比重大小与煤层气的储量有着直接的关系，煤中有机物的比重偏大，则该区域对应的煤层气储量就越大。反之，煤中有机物的比重偏小，则该区域对应的煤层气储量就越小。一般来说，煤气层的厚度实际上是一个体积单位，它与煤层的体积厚度，在数学模型中呈现正比例关系。煤层气中的气体包含很多种类，如：甲烷、氮气、二氧化碳、液态烃等，都是煤层气的重要组成部分。在这些气体中，占比最大的气体当属甲烷，其次是液态烃，而氮气和二氧化碳相较于甲烷和液态烃比例来说，其含量比例较低。

1.2储层特征分析

从地球地质学特点来看，基础煤层气储层结构一般来说都隶属于双孔隙结构[3]，这两种孔隙结构分别为：裂缝孔隙储层结构和基质孔隙储层结构。受多种因素约束，煤层结构在地球地理活动过程中会出现一定程度的裂隙或是微孔发育。当裂隙或微孔发展活跃且明显时，将会对煤层赋存产生直接的储层结构影响。在煤储层内部，煤层气最显著的特征就是其不可逆转状态的敏感性，随着煤岩层渗透率的不断提高，煤层气的饱和度含量越来越高。煤层气作为一种天然“绿色能源”，其有效应用能够在降低能源污染的前提下，为人类带来更多的能源利用率，进而提高人类的生活质量与生产效率。

2煤层气钻井的储层伤害机理分析

2.1 钻井液对储层伤害

在钻井过程中，煤层气钻井液的应用具有重要的作用与意义。一旦钻井液应用不合理，极有可能导致煤层储层钻井液与粘土矿物溶解情况，进而导致相关区域粘土分散、水化，储层压力降低，煤层气的饱和度发生变化，这样就会大大地降低储层渗透率，严重地阻碍储层煤层气的开采与应用。同时，当钻井完成后，一些高分子聚合物将会进入煤层，这些有机聚合物吸附在粘土矿物之上，将会形成一定的絮凝，慢慢堆积的沉淀絮凝阻塞钻井通道，也会直接导致储层渗透率降低。

2.2 钻井压力对储层伤害

煤储层收到地球物理特性影响，其对应力的变化感触极为明显。储层渗透率的一定程度变化，将会带来煤储层应力改变，这种改变是无法恢复的，所以一旦应力过大，则对储层伤害极大。因此，在钻井过程中必须要时刻关注储层应力变化，并将压力控制到一个恒定状况区间，保障储层的安全性，避免坍塌问题出现。

2.3 增产压力对储层伤害

油气层和储层在物理特性上存在极大的差距，煤层气开采过程中，一旦过于冒进，想要进一步提高产量，就会在为储层施加压力过程中导致一定的裂缝，裂缝的出现能够加速煤层气的开采速度，却会极大程度地抑制煤储层的物理发育，进而影响其生态可持续发展，造成不可恢复的储层结构损伤，严重影响煤储层的进一步发育。开采过程中，压裂液的添加也会直接导致粘土膨胀，进而影响煤层运行孔道的生态可持续运行，并进一步导致渗透率降低的问题。

3煤层气储层的保护技术探究

为进一步提高煤层气储层的管理水平，必须要为煤层气钻井设置严格的管理机制与管理手段。同时，还需要构建科学的煤层气储层保护策略，采取有效措施，以规范化的煤层气储层开采方法实施对煤层气储层的开发与保护。因此，对煤层气储层的保护，需要从多方面、各角度出发，并结合多元化的系统性操作流程。只有这样，才能够确保对煤层气储层的有效管控，也才能够为煤气层提供未来的生态可持续发展。

3.1 煤储层钻井工艺保护技术的合理应用

在煤层气钻井工作之初，首先需要构建优秀的管理体系，落实系统化、科学化的工艺技术手段，切实有效升级煤储层钻井工艺的管理水平与储层的保护技术。因此，在煤储层钻井工艺的实施过程中，相关技术人员必须科学合理地建立系统化的实施方案与全面化的监督机制。通过先进的技术手段，如：信息技术、大数据、正交试验等技术策略，辅助专业人员完成煤储层钻井工艺，并确保地层压力的稳定性。系统化监督控制工作的有效落实，能够更好地掌握钻井的实际开采情况，降低煤储层钻井对煤储层（或基础资源储层）的损害，为储层保护提供良好的管理保证与科学技术支撑。

3.2 煤储层钻井液技术的有效应用

煤储层的地质结构受到区域地理环境及生态环境的影响，其储层结构存在着一定的地区差异性。因此，在实施煤储层钻井液技术时，需要针对不同区域的储层地质条件，进行差异化的钻井液配比设置。而钻井液在钻井开发过程中，会与煤岩产生一定的化学作用，其流体存在一定的配伍性，所以在钻井液的实践化应用环节，需要针对储层的差异，规避不同储层的不良化学（物理）反应。因此，对煤储层钻井液的选择中，需要选用失水量低、密度低、固相含量低以及粘度低钻井液配方。

与此同时，在表面活性剂的选择过程中，还需要综合考虑煤层气储层的力敏感性，根据地区的差异，选择能够降低应力敏感性的表面活性剂，尽量规避应力对造成储层一定伤害。并相应地利用钻井液保护体系来协助降低煤层气储层应力压力，保护储层的生态发育。

3.3 煤储层压力增产技术的科学应用

在储层煤层气开采过程中，为了能够提高煤层气的产量，很多时候开采部门会采用一定程度的压力增产技术，为储层增压来提高煤层气的开采效率。压裂液的应用能够提高煤储层压力增产速度，却在一定程度上影响了储层的生态发展。因此，在压力增产方面，必须建立严格的监督机制，以煤岩层隔离措施维护煤岩的吸附性，在优化煤储层安全运行环境、保障储层生态发育的基础上，实现煤储层压力增产技术的有序运行，从而实现生态效益与经济效益共赢。

4结语

煤储层钻井工艺的优化与应用，为我国的绿色生态能源开发带来了新的发展契机，同时也在一定程度上影响了煤储层的生态可持续发展。在开采煤层气过程中，需要根据煤储层的地质结构的区域化特点，采用钻井工艺保护技术、正交试验钻井液技术、储层压力增产技术等科学手段，从多角度出发规避钻井对煤储层造成的影响，在有效提升煤层气采收效率的基础上，保障煤储层的生态可持续发展。

参考文献

[1]徐蓝波. 沁水盆地煤层气井储层保护双能协同钻井液技术研究[D].中国地质大学,2021.

[2]孟尚志. 煤层气单支U型水平井合采多层技术研究[D].中国地质大学（北京）,2014.

[3]刘国卫.煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术研究[J].西部探矿工程,2019,31(06):53-55.