煤層氣又稱煤層瓦斯、煤層甲烷,作為一種新型、潔凈、高效能源,已受到人們更加廣泛的關注。開采利用好煤層氣不僅可以大大減少煤礦的瓦斯災害、降低甲烷的空排而引致溫室效應,而且還可提高煤炭資源的利用率,豐富我國的能源結構和緩解國內能源緊張局面。我國從九五 開始加大了對煤層氣開采的研究,特別是在十五 期間煤層氣開采技術和應用得到了迅速發展。目前我國煤層氣開采方式主要有煤礦井下抽排和地面鉆井預抽兩種方式。地面鉆井預抽開采不僅有效地解決了井下抽排施工與采掘爭時間和空間的矛盾,而且預抽出的煤層氣濃度與煤層中瓦斯的原始濃度基本一致,使煤礦開采安全程度進一步提高。 近兩年,隨著石油鉆井技術在煤層氣地面鉆井的成功應用,煤層氣開發井已由單一的垂直井發展到叢式井和水平分支井組等多種形式,使煤層氣井的產能得到大幅度提高。本文介紹的煤層氣掏穴井就是山西某水平分支井組中的配套井。 煤層氣掏穴井就是在垂直鉆孔的目的煤層段,利用機械的方法進行擴孔,使孔內目的煤層段形成的洞穴直徑遠遠大于鉆孔直徑的鉆孔。該井的施工目的和作用:一是為水平井定向施工在目的煤層中放置靶點目標儀器;二是實施欠平衡鉆進時作為輸送空氣介質的通道;三是完井后作為水平分支井組煤層氣抽排的通道。

 

  1工程地質情況 本井具體鉆遇的地層為:第四系(Q),巖性為砂、礫及灰黃色砂質粘土;二疊系下統下石盒子組(P1x),巖性為上部雜色含鋁土質泥巖和杏黃色砂質泥巖,下部為褐色、灰黃色砂巖;二疊系下統山西組(P1s),巖性以灰~深灰色泥巖、粉砂巖、砂巖及煤層為主,含煤1~3層,其中3號煤層為本孔的掏穴目的煤層,厚度約6m;石炭系上統太原組(C3t),巖性以泥巖、砂巖、粉砂巖及煤層(線)幾種巖性呈交替出現的互層狀。

 

  2施工程序及井身質量要求

 

  (1)一開用3111mm鉆頭穿過第四系至完整基巖層位后,下入2445mm護壁套管并固井;水泥返至地面,若水泥漿返高不夠,可從環狀空隙注水泥漿。

 

  (2)候凝24h后二開,用2159mm的鉆頭鉆至3號煤層底板50m下,循環干凈后起鉆,進行標準測井,準確確定煤層頂底板深度。 (3)按照確定的目的煤層頂底板深度,進行地面丈量排管,套管柱排放順序為:1778mmJ55套管!1778mm玻璃鋼套管!1778mmJ55套管。玻璃鋼套管下入孔內的要求是:玻璃鋼套管的最下端位于煤層底板下500mm,上端應在煤層頂板以上。下管后采用油井水泥固井,水泥漿密度為185g/cm3 ,水泥返至地面。