【正文】 含量%pH值指標～15～2094l～58～泡沫(包括充氣、泡沫)作為鉆井循環(huán)介質(zhì)鉆煤層氣井，實現(xiàn)欠平衡或近平衡鉆井，有利于減少對煤儲層的污染，參照有關(guān)標準進行設(shè)計。，實行平衡或近平衡鉆井使用無粘土或少量粘土優(yōu)質(zhì)鉆井液，使用好固控設(shè)備除去有害固相，保持低密度。一般pH值應控制在8～。在構(gòu)造煤層段，可選用優(yōu)質(zhì)粘土加無機鹽配制鉆井液，鉆井液密度應適當增大以平衡坍塌壓力，粘度應適當增大，一般不小于25s。 鉆井循環(huán)介質(zhì)優(yōu)選原則：1）取參數(shù)的參數(shù)井在測試前的儲層段鉆進時，盡量減少對煤儲層的傷害，保護煤儲層，以確保所取參數(shù)的準確性，宜選用清水、無粘土鉆井液或低固相優(yōu)質(zhì)鉆井液；2）不進行儲層強化的裸眼井在揭露儲層到完鉆階段，盡量減少對煤儲層的傷害，保護煤儲層，宜選用清水、無粘土鉆井液或低固相優(yōu)質(zhì)鉆井液；3）進行儲層壓裂等強化措施的生產(chǎn)井(包括直井和定向井)，以穩(wěn)定和保護井壁，潤滑、冷卻鉆頭及有效攜帶巖粉，特別是防止煤層段井徑過大，保障鉆井施工安全和相關(guān)工藝的順利進行為主；對減少對煤儲層的傷害的要求可施寬。 鉆井循環(huán)介質(zhì)設(shè)計 鉆井循環(huán)介質(zhì)設(shè)計依據(jù)應根據(jù)地質(zhì)設(shè)計提供的地層壓力，煤層結(jié)構(gòu)、巖層的完整性，在鉆井設(shè)計時選定壓差，并用當量循環(huán)密度進行驗算，最后確定鉆井循環(huán)介質(zhì)類型、密度等技術(shù)指標以及這些指標的允許使用范圍。 完井后井口保護裝置安裝要牢固可靠。河南省煤炭資源勘查與開發(fā)程度較高，在已進行過煤田勘探區(qū)進行煤層氣勘探開發(fā)，根據(jù)以往資料煤層氣發(fā)生井噴的可能性又很小時，一般不安裝專門的井控裝置，但施工現(xiàn)場應備壓井材料，在設(shè)計中應執(zhí)定井控措施。 然而有必要對目前的煤層氣生產(chǎn)和試驗井井身結(jié)構(gòu)進行探索，如采用表1所示結(jié)構(gòu)。表1 煤層氣井常規(guī)鉆井井身結(jié)構(gòu)表 單位：mm開鉆程序鉆頭尺寸套管類型套管尺寸一開表層套管二開生產(chǎn)套管 地層條件復雜情況下，目前多采用表2的結(jié)構(gòu)表2 復雜地層條件下煤層氣井鉆井井身結(jié)構(gòu)表 單位：mm開鉆程序鉆頭尺寸套管類型套管尺寸一開表層套管二開技術(shù)套管三開生產(chǎn)套管 在進行煤層氣勘探的地區(qū)，為了取得地層、煤層和儲層參數(shù)資料和滿足經(jīng)濟勘探的目的，可用Ф95mm或Ф118mm等較小井眼，對儲層等進行繩索取心、測試和測井等。；確因產(chǎn)水量大、地層復雜或為提高氣水產(chǎn)量，可采用更大直徑的套管；風險勘探所施工的參數(shù)井，可采用小井眼鉆井(二開井徑小于Ф118mm）。、由小到大進行設(shè)計。充分考慮壓力梯度曲線和地層破裂壓力梯度曲線。、完井生產(chǎn)需要以及獲取參數(shù)的需要。 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計程序井身結(jié)構(gòu)設(shè)計程序應參照圖1流程進行，但在實際設(shè)計中應根據(jù)具體地質(zhì)條件綜合考慮各方面的因素作相應補充和完善。（13）制定健康、安全與環(huán)境管理措施。（11）取心設(shè)計。（9）鉆柱設(shè)計。（7）鉆井設(shè)備優(yōu)化組合設(shè)計。（5）套管柱設(shè)計。（3）學習有關(guān)國家和地方法律法規(guī)，根據(jù)要求制定設(shè)計原則。設(shè)計步驟如下：（1）認真研究、理解地質(zhì)目的和工程任務。因此，鉆井工程設(shè)計應有“地質(zhì)或工程目的”設(shè)計方、鉆井工程設(shè)計方及相關(guān)方共同參加，協(xié)調(diào)其間的矛盾，使鉆井工程設(shè)計能在滿足地質(zhì)或工程目的的同時，也能滿足當前鉆井工程技術(shù)條件的要求。GB/T 8979 污水排放要求GB/T 1165l 勞動保護用品SY/T 5172 直井下部鉆具組合設(shè)計方法SY/T 5272 常規(guī)鉆井安全技術(shù)規(guī)程SY/T 5322 套管柱強度設(shè)計推薦方法SY/T 5334 套管扶正器安裝間距計算方法SY/T 5396 石油套管現(xiàn)場驗收方法SY/T 5411 固井設(shè)計格式SY/T 5412 下套管作業(yè)規(guī)程SY/T 5526 鉆井設(shè)備安裝技術(shù)、正確操作和維護SY/T 5431－1996 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法SY/T 5618 套管用浮箍、浮鞋SY/T 5672 鉆井井下事故處理基本規(guī)則SY/T 5724 套管串結(jié)構(gòu)設(shè)計SY/T 5876－93 石油鉆井隊安全生產(chǎn)檢查規(guī)定SY/T 5957－94 井場電器安裝技術(shù)要求SY/T 5958 井場布置原則和技術(shù)要求SY/T 5964 鉆井井控裝置組合配套規(guī)范SY/T 6228－1996 、SY/T 6283－1997 石油天然氣鉆井健康、安全與環(huán)境管理體系指南SY 5974－94 鉆井作業(yè)安全規(guī)程Q/CUCBM 03012002 煤層氣鉆井工程作業(yè)規(guī)程3 鉆井工程設(shè)計 鉆井工程設(shè)計原則鉆井是為了達到一定的地質(zhì)或工程目的，鉆井工程設(shè)計是根據(jù)“地質(zhì)或工程目的”作出的。凡是注日期的引用文件，其隨后所有修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。本標準適用于煤層氣勘探開發(fā)過程中的參數(shù)井、試驗井、生產(chǎn)井等鉆井工程的設(shè)計、施工作業(yè)、資料匯交和驗收。煤層氣鉆井工程作業(yè)規(guī)程1 范圍本規(guī)程規(guī)定了煤層氣鉆井工程設(shè)計的指導原則、作業(yè)程序和要求。包括鉆井工程設(shè)計、鉆前準備及驗收、鉆井施工作業(yè)、取心施工作業(yè)、固井施工作業(yè)、健康、安全與環(huán)境管理(HSE)要求、鉆井工程資料匯交要求及鉆井完井交接驗收等十項內(nèi)容。2 規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。但由于鉆井技術(shù)條件的限制，鉆井本身在諸多方面的最優(yōu)要求與要求達到的目的不完全一致，有時是矛盾的。 鉆井工程設(shè)計步驟科學系統(tǒng)地進行鉆井工程設(shè)計是確保鉆成高質(zhì)量煤層氣井的前提，任何煤層氣井鉆井工程設(shè)計必須按如下步驟進行選擇和設(shè)計，詳見圖1： 鉆井工程設(shè)計書格式煤層氣鉆井工程設(shè)計按鉆井工程設(shè)計書格式標準執(zhí)行。（2）收集相關(guān)資料，并進行鉆井工程條件研究。（4）井身結(jié)構(gòu)設(shè)計。（6）優(yōu)化鉆井工藝技術(shù)。（8）鉆井循環(huán)介質(zhì)優(yōu)化及鉆頭水參數(shù)設(shè)計。（10）固井設(shè)計。（12）工序安排。圖1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計流程圖 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)是地質(zhì)目的、地質(zhì)設(shè)計要求、地層結(jié)構(gòu)及其特征、地層孔隙壓力、地層水文條件、地層破裂壓力、完井方法、增產(chǎn)措施、生產(chǎn)方式及生產(chǎn)工具等。 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，認識和保護煤層氣儲層，有效地控制異常地層壓力，保證井控作業(yè)順利進行。、涌、塌、卡等復雜情況的產(chǎn)生(一般應留有余地)，實現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、快速、低成本鉆井。 應盡可能地簡化井身結(jié)構(gòu)，以降低成本和避免工程失誤。通常情況下，生產(chǎn)套管是最內(nèi)、也是最小的套管，套管設(shè)計由生產(chǎn)套管開始逐漸向外設(shè)計較大的套管。井身結(jié)構(gòu)選擇設(shè)計參照煤層氣鉆井優(yōu)選套管與鉆頭匹配關(guān)系圖2執(zhí)行：套管和襯管尺鉆頭和井徑，mm套管和襯管尺寸，mm鉆頭和井徑，mm套管尺寸，mm鉆頭和井徑，mm套管尺寸，mm鉆頭和井徑，mm圖2 煤層氣鉆井優(yōu)選套管與鉆頭匹配關(guān)系圖(圖中單位：mm) 目前的煤層氣生產(chǎn)和試驗井井身結(jié)構(gòu)多采用表1的結(jié)構(gòu)。進行綜合分析評價后，再判定下步勘查與成井作業(yè)方案。表1 煤層氣井常規(guī)鉆井井身結(jié)構(gòu)表 單位：mm開鉆程序鉆頭尺寸套管類型套管尺寸一開表層套管二開生產(chǎn)套管 井口及井控設(shè)計、低滲氣藏，在已往煤炭資源普、詳查和勘探過程的鉆井施工中，從未發(fā)生過井噴。，區(qū)內(nèi)有可能存在高壓、高滲儲層時，應安裝專門的井控裝置，現(xiàn)場配備壓井材料，設(shè)計中應執(zhí)定詳細的井控措施。安裝時生產(chǎn)套管用大勾提引，使其充分伸展后方得固定。 煤層氣井鉆井循環(huán)介質(zhì)設(shè)計應包括以下主要因素(不局限于這些因素)：1）完井方法及儲層強化方法；2）相關(guān)煤層氣開發(fā)工藝；3）盡量減少對煤儲層的傷害，保護煤儲層；4）穩(wěn)定和保護井壁，平衡地層壓力，以保障鉆進施工安全；5）潤滑、冷卻鉆頭及有效攜帶巖粉。 鉆井循環(huán)介質(zhì)性能要求：，鉆井液濾液與地層水的電阻率比值應為3－5，以滿足測井、測試的要求。失水量是鉆井液中一項重要性能指標，為防止因鉆井液濾液浸入傷害，必須使用降失水劑來控制中壓失水在9ml以下。、膨脹為防止泥頁巖及煤儲層中粘土顆粒水化分散，膨脹剝落，造成煤儲層傷害，可使用鉀基系列優(yōu)質(zhì)制井液。適當?shù)那辛蛣铀鼙?，有利于攜帶懸浮鉆屑，有效清洗井眼，降低激動壓力和對煤儲層的傷害。氣體(包括空氣、氮氣)作為鉆井循環(huán)介質(zhì)鉆煤層氣井，實現(xiàn)欠平衡或近平衡鉆井，有利于防止對煤儲層的污染，參照有關(guān)標準進行設(shè)計。一般采用三牙輪和PDC鉆頭，取心鉆頭應一次達到設(shè)計井徑。一般情況下，以鉆壓不超過鉆鋌重量的80％為原則。式中：Wb－設(shè)計的鉆壓，Kg。f－浮力系數(shù)，無量綱，可用下式算得：式中：ρc－鉆鋌的密度，g／cm3；ρm－鉆井液的密度，g／cm3。，要避免采用l～2次臨界鉆壓之間的值。，選用鉆鋌直徑時，視具體情況，可采用“滿眼”鉆具，也可采用“鐘擺”鉆具。 鉆桿常用Ф127mm鉆桿，取心時選用鉆桿內(nèi)徑應≥94mm以滿足繩索式取心器內(nèi)筒通過。應采用扶正器，以實現(xiàn)“滿眼”或“鐘擺”鉆進。 固井工程設(shè)計 套管設(shè)計必須滿足地質(zhì)設(shè)計要求，同時要經(jīng)濟。內(nèi)應力設(shè)計應考慮套管試壓、壓裂等特殊作業(yè)的情況。、浮箍要滿足SY/T 5618規(guī)定的要求。完井深度在1000m以淺的煤層氣直井，生產(chǎn)套管在目標層上下范圍內(nèi)每二根套管至少裝一只扶正器。 固井施工設(shè)計，參照SY／T 5411標準進行設(shè)計，可用下列方程式計算煤儲層能夠承受的最大水泥漿高度：CH－最大環(huán)空水泥漿液柱高度，m。；式中：ρc－最大水泥漿平均密度，g／cm3；Fd－煤儲層破裂梯度，kPa／m；hw－煤層氣井垂深，m；Po－固井時水泥漿流動壓力和摩阻壓降之和，MPa；設(shè)計時一般取4－5MPa。，提升時間限定為：取心內(nèi)筒從提心開始至出井口時間小于T=KH計算值，從出井口到煤心裝罐完時間小于10min。 取心鉆具組合：（）取心鉆頭+Ф89mm繩索式半合管取心工具+Ф127mm鉆桿(內(nèi)徑≥94mm)+。、底板及煤層可采用PDC取心鉆頭、硬質(zhì)合金取心鉆頭或金剛石取心鉆頭。表4 煤層氣井繩索取心施工工程參數(shù)井段鉆壓kN轉(zhuǎn)速r／min排量L／s煤層段20～5040～506～84 鉆前準備及驗收 鉆前準備煤層氣井鉆前準備包括井場布置、道路修建、設(shè)備安裝、鉆井工程準備等內(nèi)容。一般1000m以淺的井場面積應為50m35m；1000m以深的井場面積以50m40m為宜。 設(shè)備安裝設(shè)備的擺放和安裝程序按各型鉆機要求進行，要做到“平、穩(wěn)、正、全、牢”。，儀器儀表器材。，保證靈敏準確；高低壓管線、油水管線按規(guī)定試壓合格，保證靈、通，無跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。，性能達到設(shè)計要求，一般一開準備50m3～60m3的粘土漿。技術(shù)交底是完成最終鉆井目的重要保障。交底會上應由地質(zhì)技術(shù)員通報地質(zhì)任務、鉆井目的和要求、完成目的的標志等；鉆探技術(shù)員通報鉆井各階段的操作要領(lǐng)和注意事項，各階段可能遇到的復雜情況及應對措施；機修技術(shù)員通報施工設(shè)備的工作狀況，設(shè)備運轉(zhuǎn)中可能出現(xiàn)的意外和應對措施；參加者共同討論后由管理者牽頭制定出施工方案和技術(shù)措施，后勤保障人員落實各項保障任務。安裝完畢，鉆前各項準備工作就緒后，井隊必須嚴格進行驗收。開鉆驗收項目按開鉆驗收書格式內(nèi)容進行驗收，寫出驗收報告。不符合要求的要限期整改，經(jīng)整改后達到規(guī)定標準才能開鉆。5 鉆井施工作業(yè) 一開鉆進一開表土層鉆進，要注意以下事項：1)準備足夠的堵漏材料，以保證施工的正常進行，防止井漏、垮塌；2)作好井斜和鉆井液監(jiān)測；3)以控制鉆壓手段防止井斜過大，以保證井眼垂直，下套管順利；4)鉆井液密度、粘度要適當加大，確保井壁穩(wěn)定；在有條件地區(qū)可采用低密度鉆井液，實現(xiàn)一開快速完鉆；5)起鉆、停鉆中應經(jīng)常觀測井筒水位，防止井壁壓力失衡造成井塌；6)確認進入穩(wěn)定的基巖后方可起鉆下套管；一開完鉆地層最好為未風化砂巖段中部。 煤層鉆進，制定鉆進煤層的具體措施，嚴格執(zhí)行守