文／蔣晨峰 胡玉杰

中國石化中原石油工程在淮南煤田瓦斯治理鉆井施工中，創(chuàng)造了同類井型鉆井周期最短紀(jì)錄。

淮河兩岸，風(fēng)光旖旎。八公山、舜耕山、上窯山，連綿起伏。

中國石化中原石油工程有限公司40583、40587兩支鉆井隊(duì)兩座鉆塔高高矗立于此，正在開展安徽淮南煤田煤層瓦斯治理鉆井施工。這是中原石油工程憑借鉆井、管具、壓裂等業(yè)務(wù)兼具的一體化優(yōu)勢，開拓出的跨界新業(yè)務(wù)。

●高效打井，中原石油工程不舍晝夜。 攝影/蔣晨峰

先采氣后采煤

煤層氣，在煤礦生產(chǎn)中被稱為瓦斯。在煤層中，以游離態(tài)游離在煤層孔隙中，或以吸附態(tài)吸附在煤的微孔表面或顆粒內(nèi)部。如果大量聚集，易導(dǎo)致在采煤過程中發(fā)生瓦斯爆炸，造成重大事故。因此一般采煤礦井都要大力通風(fēng)，將瓦斯吹出去，防止瓦斯在礦井中累積引發(fā)事故。

瓦斯與天然氣一樣，主要成分是烷烴，可以作為重要的工業(yè)原料和日常生活的燃?xì)?。外排瓦斯，既浪費(fèi)了資源又加劇了溫室效應(yīng)。

最理想的煤礦開采方式，便是先采氣后采煤——先從地面鉆井采氣，等到地下煤層氣枯竭再挖掘礦井開采煤炭。如此一來，既充分利用了資源，又極大降低了煤炭開采過程中的風(fēng)險(xiǎn)，還能防止大氣溫室效應(yīng)，可謂一石三鳥。

淮南煤田沿淮河?xùn)|西向展布于八公山北麓及淮河以北，隱伏于廣闊的淮北平原之下，東西長約200千米，南北寬約20千米，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)數(shù)百億噸，是我國重要煤炭基地之一。

為進(jìn)行地面瓦斯治理，探索區(qū)塊壓裂、排采工藝技術(shù)，淮南礦業(yè)集團(tuán)部署了多口煤層瓦斯治理水平井，希望借助中原石油工程鉆井、管具、壓裂等業(yè)務(wù)兼具的一體化優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)先采氣后采煤目標(biāo)。但在實(shí)際操作中，存在落實(shí)困難的問題。

淮南煤田煤層呈粉狀，異常脆軟且吸水能力強(qiáng)。經(jīng)鉆井液浸泡后，就如同泡水后的餅干，一觸即破，形成大量掉塊。鉆頭在這樣的煤層中穿行，極易造成煤層坍塌，井眼縮徑，甚至卡鉆、埋鉆。

之前，淮南煤田新謝、高橋等區(qū)塊都曾部署過煤層氣試驗(yàn)井，但由于煤層復(fù)雜，均未達(dá)到鉆探目的。因此，淮南煤層氣井成為各家鉆井公司談之色變的“鉆井禁區(qū)”。

施工難度大

煤層氣本就是低壓、低產(chǎn)、低效的“三低”氣藏。如何將“三低”氣藏化為寶藏，尤其是開采被視為“鉆井禁區(qū)”的淮南煤層氣？

中原石油工程組織專家多次研討，達(dá)成了一個(gè)共識——要做到既完成地面瓦斯治理，又確保鉆頭不以身犯險(xiǎn)，就只能控制鉆頭避開煤層，在煤層上方相對穩(wěn)定的砂巖質(zhì)頂板中水平穿行。如此這般鉆井的風(fēng)險(xiǎn)降低了，但并不意味著施工難度的降低。

淮南煤田本來就埋藏淺，斷層多，煤層起伏頻繁，垂深起伏達(dá)到9.47米。為了保證鉆頭始終貼著煤層走，每鉆300米，井隊(duì)就向下探一探煤層，確保鉆頭距煤層不超過兩米，因此需要頻繁定向，大大增加了定向工作量和鉆井施工難度。而且要確保繞開附近礦井的巷道，井眼軌跡難以均勻平滑，井壁的摩阻徒增，造成起下鉆困難和后期下套管作業(yè)難度攀升。

為安全高效完成施工任務(wù)，負(fù)責(zé)施工的中原石油工程鉆井一公司充分發(fā)揮有多年煤層氣施工經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)勢，抽調(diào)相關(guān)骨干成立技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐煤層氣項(xiàng)目部。

“這是繼淮南煤田試驗(yàn)井后，淮南礦業(yè)集團(tuán)布置的首口煤層瓦斯治理水平井，一定要安全拿下這口井！”臨上任前，鉆井一公司經(jīng)理樊好福握住煤層氣項(xiàng)目部技術(shù)副經(jīng)理袁長虹的手，給予了重托。

“您放心，咱們不僅要安全拿下，還要打成高產(chǎn)井、標(biāo)桿井，爭取更多井位！”袁長虹代表煤層氣項(xiàng)目部立下了軍令狀。

矛盾之中尋解法

既要安全又要提質(zhì)提速，這看似矛盾的問題并非無解。

煤層氣項(xiàng)目部的技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)對區(qū)域內(nèi)直鉆孔地層特性進(jìn)行研判，認(rèn)真研究鉆井工程設(shè)計(jì)。以安全為中心、質(zhì)量為標(biāo)尺、提速為重點(diǎn)，精心分層制定施工方案和各類應(yīng)急預(yù)案。

“開鉆前，我們?nèi)孀龊迷O(shè)備、物資檢查。施工中，緊盯重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)，加強(qiáng)施工中現(xiàn)場技術(shù)管理和指導(dǎo)，確保技術(shù)方案、措施落實(shí)落地?！痹L虹說。從鉆前到完井，煤層氣項(xiàng)目部超前計(jì)劃，準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行，生產(chǎn)無縫銜接，全方位全過程管理，提高了生產(chǎn)組織運(yùn)行時(shí)效。

鉆井優(yōu)選鉆頭、螺桿，優(yōu)化鉆井參數(shù)，采用“PDC鉆頭+高效螺桿+扶正器”鉆井工藝。在水平段，以復(fù)合鉆進(jìn)為主，井底螺桿帶動(dòng)鉆頭和地面頂驅(qū)帶動(dòng)鉆桿，由單驅(qū)變雙驅(qū)雙向發(fā)力，以提升轉(zhuǎn)速，助推鉆速躍進(jìn)；以定向?yàn)檩o，充分利用地層傾角，隨彎就彎，確保鉆頭在預(yù)定軌跡的同時(shí)提高鉆井速度，縮短鉆井周期。

鉆井過程中，鉆頭和扶正器極易從井壁刮帶出煤層掉塊。從井底曾返出長20厘米、寬10厘米、厚4.5厘米的超大煤塊。為避免掉塊卡鉆，煤層氣項(xiàng)目部簡化鉆具組合，提前去掉扶正器，并堅(jiān)持“進(jìn)一退二”“控時(shí)鉆進(jìn)”原則，采取重復(fù)破碎方法，將掉塊化整為零，通過泥漿返出井口，逐步循環(huán)和釋放出瓦斯和煤粉。精心操作剎把，控制起下鉆速度，減少鉆具對煤層的碰撞，防止煤層坍塌。

淮南煤田瓦斯治理井水平段長，套管不易在井筒內(nèi)居中。為了保證固井質(zhì)量，煤層氣項(xiàng)目部在套管上加裝滾珠扶正器、彈性扶正器和剛性扶正器、自導(dǎo)式旋轉(zhuǎn)浮鞋，確保套管居中。但是加裝這些大家伙，套管在下入過程中極易掛削井壁，造成掉塊多，井壁穩(wěn)定性變差。為了保障下套管安全，除采用旋轉(zhuǎn)下套管工藝外，煤層氣項(xiàng)目部還在鉆進(jìn)時(shí)對鉆井液進(jìn)行強(qiáng)化處理。通過次第加入潤滑劑，提高鉆井液密度，控制失水，在提升潤滑性的同時(shí)，強(qiáng)化井壁穩(wěn)定性。

在淮南煤田首口煤層瓦斯治理GQ3-1井施工中，40583鉆井隊(duì)僅用30.75天安全高效完成了任務(wù)，創(chuàng)造了同類井型鉆井周期最短紀(jì)錄，驗(yàn)證了顧橋煤礦區(qū)域應(yīng)用水平井治理瓦斯氣可行性，為顧橋煤礦瓦斯治理探索出新手段，也為下一步煤炭開采提供了可靠的地層資料。