选择适合的煤层气井完井方式

不同类型的完井方式，都有其各自的适用条件和局限性，根据气藏类型、储层的特性以及采气工艺技术的需要去选择最合适的完井方式，能够高效地开发气藏，延长气井的寿命。

从采气工程的角度出发，一口井最理想的完井方式应该满足气层和井底之间渗流面积最大，使气流的渗流阻力和储层所受的伤害最小；能有效地控制气层出砂，防止井壁垮塌，长期稳定生产；具备进行压裂、人工举升等增产措施的条件，便于井下作业。

（1）完井方式选择依据

煤层气井完井方式的选择需要考虑以下因素：渗透率、孔隙度、煤层应力分布、煤层岩石力学性质（抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、泊松比、弹性模量、内聚强度、内摩擦角等）、裸眼井产能大小、煤层厚度、煤层压力、煤的脆性、煤的硬度、煤层是否含水等。

①渗透率、孔隙度、煤层厚度、煤层压力等是衡量煤层甲烷气井产能大小和地层能量大小的重要参数，也是决定完井方式的重要参数。

②煤层岩石力学性质（抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、泊松比、弹性模量、内聚强度、内摩擦角等）、煤的脆性、煤的硬度以及煤层应力分布等参数，是研究井眼的稳定性、洞穴的形成机制、煤层压裂裂缝的导流能力和开展煤层压裂设计研究（包括煤层中形成水平缝、水平／垂直缝、垂直缝界限的研究；煤层中裂缝扩展、延伸的理论研究；煤层中裂缝几何尺寸计算的研究等）的基础。

③煤层是否含水也是一个决定完井方式的重要参数。对于不含水的煤层（干煤层），任何外来液体均会极大地损害煤层的渗透率，故选择任何完井方式都要考虑这个特殊性。

（2）完井方式选择流程(www.xing528.com)

煤层气井完井方式选择的流程如图3－10所示。

图3－10　煤层气井完井方式选择流程

对高渗透率的煤层，一般产量较高，从经济上考虑，还是采用钻井成本较低的垂直井开采为好。这类地层的完井方式应以裸眼洞穴完井为主。如果煤层压力高，通过控制生产压差就可形成物理洞穴，可采用自然裸眼洞穴完井；如果煤层压力低，应采用人工裸眼洞穴完井，通过从地面注入高压气体使井壁煤岩发生破坏进而形成物理洞穴。所以以岩石力学为基础研究洞穴的形成机制，研究坍塌带和应力破坏带及远场干扰带的煤岩破坏规律，从而掌握这几个带内渗透率的变化及各个带的范围，在此基础上进行完井后的产能预测，才能更好地完成完井设计。

对低渗透率的煤层，一般产量较低，可采用垂直井也可采用水平井来开发。当采用垂直井时，要采用套管射孔／水力压裂完井。对压力高的含水煤层，可选用常规冻胶压裂液和低密度支撑剂。但要研制既能满足施工要求同时又对煤层损害小的压裂液。对压力低的含水煤层，如果选用常规冻胶压裂液来压裂，则施工后返排很困难，建议采用泡沫压裂。对于无水煤层（干煤层）采用水基压裂液压裂会极大地伤害煤层，因此，气体压裂（或高能气体压裂）势在必行。为了提高压裂裂缝的导流能力并避免压裂液对煤层的损害，“气体＋低密度支撑剂”的压裂完井方法是采用气体（氮气或空气）压裂、用低密度的核桃壳（粉碎成10～30目）作为支撑剂。由于煤层甲烷气埋深多在1500m以浅，裂缝闭合应力不高，核桃壳这种韧性支撑剂完全能有效地支撑住裂缝，并保证足够的导流能力。此外，这种完井方式对煤层没有任何损害。从目前国产的压缩机来看，要用气体压开煤层是完全可行的。

对低渗透率的煤层，采用侧钻水平井完井及水平井完井也是可行的。例如，在石油工业中有许多油气井，原来只用来开发深层的原油和天然气，现在需要开发浅层的煤层气。侧钻水平井完井是开发这种老井中气体的有效办法。侧钻的水平井可以裸眼完成、套管射孔／压裂完成，也可以衬管完成，如果可能还可以裸眼洞穴完成。对于开发煤层气的新井，可以直接钻水平井。垂直井与水平井相结合的效果可能会更好。多井复合完井方式就是其中的一种。其要点是在水平井的两边（距水平井50～100m）各钻1～2口垂直井。在垂直井中实施气体压裂（可能的情况下实施高能气体压裂），目的是使水平井附近的煤层破碎而形成微裂缝网、改善水平井周围煤层气的解吸和渗流环境。水平井用割缝衬管完成（或用套管射孔完成后再实施气体压裂）。完井后关闭垂直井，用水平井生产。

煤层气井完井方式选择是煤层气开发的首要环节和关键技术。对高渗透率煤层，可以采用垂直井开发并用裸眼洞穴完成。对于低渗透率或特低渗透率的煤层，在采用垂直井开发时，要用套管射孔／压裂完井方式。也可用水平井开发低渗透率或特低渗透率的煤层，单水平井完井或水平井与垂直井结合的多井复合完井均可行。