摘

 要：我国的煤层气资源丰富，其资源总量与石油天然气相当，煤层气储量位居世界第三 ，

可是煤层气钻井施工难度大，开采困难，以山西沁水盆地为例，地表水活跃，易井漏，砂
岩硬度大，可钻性差，地层倾角大，井易斜，钻水平井时，水平段煤层易垮塌，而且，我
国煤矿煤层气的特点是单井产量不高，必须采用特殊工艺井才能提高产量，实现商业开采
多分支水平井的应用解决了这个难题，而洞穴井作为多分支水平井的辅助井，在整个工艺
施工中起到了决定性的作用。
　　关键词：煤层气

 山西沁水盆地

　　

1 施工洞穴井的目的

　　洞穴井作为多分支水平井的辅助井，其作用有

3 点：作为水平井的排采井；为水平井

的施工可行性提供可靠的地质数据和钻井参数；煤层洞穴段为水平井提供了导向靶心。
　　

2 井身质量要求

　　

3 资料录取要求

　　为了达到钻探目的和完成录井任务，要求录井队与钻井工程、泥浆人员密切配合，严格
执行地质设计和甲方指令，按探井资料录取规范，在录井工作中一定要坚持高标准、严要求、
认真负责的取全取准各项资料。（

1）钻时录井。（2）岩屑录井。（3）循环观察。（4）钻井

液录井。
　　

4 钻具组合

　　一开钻具组合：

Φ311.1mm 钻头+Φ159mm 钻铤×3 根+108mm 方钻杆。二开钻具组合：

Φ215.9mm 钻头+Φ178mm 钻铤×2 根+Φ159mm 钻铤×8 根+Φ127mm 钻杆+Φ108mm 方钻杆。
洞穴作业钻具组合：

Φ500mm 割刀+Φ89mm 钻杆+108mm 方钻杆。

　　

5 钻井液设计

　　（

1）钻井液原则。钻井液体系有利于减轻或避免对煤储层的污染伤害，携带岩屑，提

高机械钻速，降低综合成本。确保钻井施工安全，分井段钻井液能够有效保证井壁稳定，预
防井下复杂情况的发生。进入山西组前，换用清水钻进。鉴于该区地层压力较低和清水钻井
过程中的自然造浆作用，要防止较高的钻井液柱压力引起的漏失和对煤储层的伤害。采用化
学和机械方式控制固相含量，清除有害固相。
　　

6 施工流程

　　以沁水施工的

FZP04-2V 井为例，一开采用 Φ311.1mm 牙轮钻头一开钻进，11 月 4 日

钻至井深

34.35m 一开完钻，下入外径 244.50mm，内径 226.62mm，壁厚 8.94mm 表层套管

3 根，总长 32.45m，下深 33.85m。采用固井车固井。注入水泥 6.5t，水泥浆平均密度
1.85g/cm3，水泥返至地面，固井质量合格。2007 年 11 月 6 日采用 215.9mmPDC 钻头二开钻
进，井深

430.00m 换用牙轮钻头，11 月 17 日钻至井深 552.00m 完钻。2007 年 11 月 17 日进

行了标准测井、组合测井。

2007 年 11 月 17 日下入外径 177.8mm，内径 161.7mm，壁厚

8.05mm 产层套管，总长 550.93m，下深 551.03m，阻位 541.00m。其中含玻璃钢套管 1 根长
9.00m ， 位 于 481.10 ～ 490.10m 。 由 固 井 车 固 井 ， 共 注 入 水 泥 15.6t ， 水 泥 浆 平 均 密 度
1.72g/cm3，候凝至 11 月 19 日下钻透水泥塞至 540.50m，然后把泥浆换为清水，起钻准备
洞穴作业。
　　

7 割玻璃钢套管、掏洞穴、替清水、投砂技术方案

　　（

1）割玻璃钢管。

　　在准备割管前，先要准确丈量入井钻具，确保割刀下如准确的设计位置（

485.00～

 

489.00m）。下钻前还要开泵试验一下割刀能否顺利打开，防止入井后不能顺利工作。当钻具
下入设计位置后，将手把压紧，使钻具处于悬空状态，打开泥浆泵，发现泵压陡然上升，
然后进行低速转动，会有明显的阻力反应，钻具在孔内会发出咔吧咔吧的声响，保持割刀
位置不变，转动半小时至一小时后，泵压会有明显的下降，钻具不在发出声响，转动均匀