创新音符奏出煤层采气好声音

2017-02-24 09:27 [煤企通讯] 来源于：河南省豫西煤田地质勘察有限公司作者：王伟灿

导读：2016年11月17日，位于沁水县潘庄村北部山顶一钻井平台上，河南省豫西煤田地质勘察有限公司（以下简称豫西公司）承担的山西蓝焰公司国内首口煤层气水平羽状井，终于走完了艰难的长征路，迎来胜利的曙光。在场的工程技术人员紧锁的眉头舒展了，凝重的表情里露

2016年11月17日，位于沁水县潘庄村北部山顶一钻井平台上，河南省豫西煤田地质勘察有限公司（以下简称豫西公司）承担的山西蓝焰公司国内首口煤层气水平羽状井，终于走完了艰难的“长征路”，迎来胜利的曙光。在场的工程技术人员紧锁的眉头舒展了，凝重的表情里露出了甜蜜的笑容。在不足一年的时间里，豫西公司工程技术人员凭着勇于创新、永不言败的精神，相继完成了国内首口斜直煤层气L型井、首口斜直煤层气U型井、首口斜直煤层气羽状水平井。那么，豫西公司是如何拿下三个国内第一的？

难关一：解决了坚硬地层的“围追堵截”

2015年12月16日，豫西公司承揽的蓝焰首口煤层气斜直L型水平SHH05-2（9）井，在沁水县嘉丰镇寺河矿区开钻。

寺河矿是晋煤集团千万吨级矿井之一，地处煤层气资源丰富的沁水煤田。寺河矿9号煤层抽采后，原岩应力得到释放，煤层地板遭到破坏，原岩应力的释放使3号煤层和9号煤层之间的岩层产生裂隙，裂隙的产生意味着煤层透气性系数得到提高。为此，业主在寺河矿区设计了一口以穿越9号煤层、水平段长度达1400余米的煤层气L型水平井。

如何走完这段“长征路”？难题摆在了豫西人面前。由于目的煤层9号煤埋深仅290米，而地表覆盖层的厚度就有60米，这样，留给施工人员定向的深度仅有230米，在如此短的距离内进行定向，会造成全角变化率（狗腿度）过大，使后期技术套管无法下入。那时，正值斜井液压钻机研制成功，该公司便租用了这台斜井液压顶驱钻机施工。根据钻机特点技术人员随即对L型井施工布局进行了大胆设计，以小于45°角钻至着陆点后再进行水平钻进。这种方法，使得埋藏在300米以浅目的煤层定向难题迎刃而解。

定向问题解决了，但技术人员并没有掉以轻心。为使着陆点顺利进入9号煤层，技术人员又开始了忙碌：搜集了附近钻孔的资料，寺河矿3号煤层巷道底板数据和3号煤层底板等高线，根据3号煤层和9号煤层的间距，准确计算出了着陆点位置和9号煤层垂深度。可是，定向施工中的9号煤层最厚处仅1.4米，最薄处仅0.5米，要在这么薄的煤层中长距离钻进，难度可想而知。“我们一定要准确界定好定向前的井深，确保钻头找准煤层着陆位置。定向中要做好水平段钻头的轨迹跟踪，提高煤层钻遇率；要准确把握两井组相互链接轨迹的衔接，尽量避免复杂地质情况造成施工困难，保证煤层有效进尺和控制面积。”施工开始后，该公司总经理孟红伟叮嘱施工人员。

尽管措施布置得周密细致，但钻探中较硬的煤矸石、灰岩、砂泥岩“捣乱”，造成了钻头在煤层走向中“主意不定”，时常有钻头偏离煤层现象。大伙采用一个又一个办法，企图绕过硬地层的“围追堵截”，但均没有奏效。孟红伟主持召开了“诸葛亮”会，大伙研究了地质资料，重点分析了各项钻井参数、岩石岩屑和钻效的对比参数。技术员习通说：“要想迈过这个坎，我们必须在钻井参数上做文章，就是遇到较硬地层采取轻压慢进方法，躲过后再给压力钻进。”按照习通想法，施工人员灵活运用了钻井参数，躲过了硬岩石的多次“羁绊”，使煤层钻遇率和钻井效率得到大幅提高……2016年4月20日，国内首口斜直煤层气L型水平井顺利竣工，经过前期试抽，单口井日抽采量达5000立方米，抽采效率是普通L型井的3倍。

难关二：解决了斜直井施工丝扣对不齐难题

豫西公司施工的CZD-U4-H井于2016年3月11日开钻。远程对接井就是在千米之外分别打出两口井，然后沿着煤层水平井方向实现两井对接，形状像个U形字母也称U形井，其工艺要求之高，风险性之大不言而喻。

孟红伟就工程整个施工计划做了全面研究、分析、安排、布置。他认为，实现两口井成功“约会”，钻井定向、煤层钻进、井眼连通是核心工作。于是，他把施工前的“棋子”放在了“三步走”的棋盘上。一是抽出两天时间，专门组织井队职工进行学习，将对接井施工技术要领、钻井参数要求、泥浆性能配比、优化钻具组合等技术要领释疑解惑。二是广泛查阅地质资料，综合分析地层情况，对于岩层和煤层中可能出现的不安全因素，制定了应急预案。三是召开了分析会，对工程施工“把脉会诊”。大家进行了认真讨论，有的认为，定向是远程对接的关键，要想在地下几百米的煤海里“畅游”，没有一双明察秋毫的“千里眼”，一切都无法实现，因此运用好无线随钻非常重要。有的说，地下煤层存在一定的地层倾角，又有褶皱和断层，要想使钻头像蛇一样始终保证在煤层中穿行，定向人员必须随时掌握随钻仪器的轨迹。还有的提出建议，水平钻井煤层容易发生坍塌，我们一定要掌握好钻井参数，运用好泥浆配比，防止事故发生。一条条可行的措施形成了，成为U型对接井施工中的“指南针”，确保了两井对接一次成功。

实际上，斜井液压钻机刚一开钻，钻井施工就遇到了难题：丝扣对不齐。王占强说：“钻机配备的机长、班长、技术员以前接触的都是直井施工，水平井施工经验不足，从未使用过这种斜井液压钻机，因此打钻时存在钻具丝扣不容易对齐问题，施工效率低。”丝扣对不齐，意味着钻具脱扣的危险性增加。怎么办？为解决上述问题，孟红伟安排了专人进行系统培训，使机长、班长、地质员等施工人员熟练掌握了斜直井液压钻机控制系统的使用方法和技巧。最终，钻进过程中，班长只需在操作台控制手柄就可以实现钻进。地质员只需简单滚动钻具就可以完成翻动工作。与常规钻机相比，施工人员的劳动前度大大降低，安全系数大幅提高。

难关三：解决了羽状水平井套管下入难题

由于SHH05-2（9）井日抽采达到5000立方米的显著效果，业主随后就在SHH05-2（9）钻井平台上设计出了一口羽状水平井。

羽状水平井是在单支水平井的基础上，增加4个小分支，像鱼骨状分布，使其与煤层的接触面积进一步增大，抽采效率进一步提升。尽管羽状水平井存在着可降低钻井成本，减少土地占用、节省开发成本等优点，但是能否安全顺利拿下这项工程，孟红伟心里并没有谱。常规施工方法是先打主支再打分支，而且是主支分支采用同径钻头钻进，竣工后将套管下入。但是，这种方式显然达不到主支施工1500米并下入套管设计要求。可是如果套管不能顺利进入主支井怎么办？误入分支井怎么办？孟红伟心头凝结着一个个问号。白天，孟红伟召开会议与工程技术人员商量着办法；晚上，时而在宿舍里思考着，时而拿起笔画着草图……两天后，孟红伟心里豁然开朗，一个“分段顺着打”想法浮出了脑海。当时，已是夜深人静，高悬的月光水一样洒在大地上，也使孟红伟心里分外亮堂。他立刻把大家“揪”起来在一块讨论。大伙一听，竟然是异口同声“赞成”。

那么，这种施工方法何以得到大伙一致赞成呢？孟红伟对记者说：“我说的‘分段顺着打’就是按顺序先打部分主支井，然后再打分支井，依次逐步推进。为确保套管顺顺利利进入主支井，我们人为造了台阶，就是打分支井时采用Φ152 mm的钻头，打主支井时采用Φ171.5mm的钻头，这样的话，套管就能顺利进入主支井了。”这种方法一经上报，立即得到业主的高度认可。事实上，豫西公司采用这种“分段顺着打”的方法，不但实现了生产套管的顺利下入，就连生产效率也是大幅度提升，创造了29小时钻探进尺570米，每小时钻进时效19.65米的好成绩。这时，技术人员马振伟一脸喜悦，打趣道：“方法用对了，钻头才能‘闻’着煤层的气味钻啊！”

2016年11月17日，经过豫西公司干部职工3个月的艰苦努力，国内首口斜直煤层气羽状水平井终于顺利竣工了，一位业主负责人对记者说：该井建成后日抽采量有望突破1万立方米。

本网通讯员：王伟灿

（编辑：韩语）

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