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(guān)注。開采利用好煤層氣不僅可以大大減少煤礦的瓦斯災(zāi)害、降低甲烷的空排而引致溫室效應(yīng),而且還可提高煤炭資源的利用率,豐富我國的能源結(jié)構(gòu)和緩解國內(nèi)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(shù)和應(yīng)用得到了迅速發(fā)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(yù)抽兩種方式。地面鉆井預(yù)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(yù)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(shù)在煤層氣地面鉆井的成功應(yīng)用,煤層氣開發(fā)井已由單一的垂直井發(fā)展到叢式井和水平分支井組等多種形式,使煤層氣井的產(chǎn)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(nèi)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(zhì)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(zhì)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(zhì)粘土;二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x),巖性為上部雜色含鋁土質(zhì)泥巖和杏黃色砂質(zhì)泥巖,下部為褐色、灰黃色砂巖;二疊系下統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)的互層狀。

 

  2施工程序及井身質(zhì)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(huán)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(huán)干凈后起鉆,進行標準測井,準確確定煤層頂?shù)装迳疃取?(3)按照確定的目的煤層頂?shù)装迳疃?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(nèi)的要求是:玻璃鋼套管的最下端位于煤層底板下500mm,上端應(yīng)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。