本报通讯员 齐永茂 本报记者 毛浓曦辉煌优配
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煤岩气层是中国石油近年来重点部署的新开发层系，作为“蓝金”的煤岩气深埋在2000米以下的煤岩层，勘探开发面临地质构造复杂、煤岩层极易坍塌等诸多“拦路虎”。技术人员通过攻关防塌堵漏，全力保障煤岩气水平井“打成、打长、打快”。
7月，鄂尔多斯盆地进入一年当中最热的时段。中国石油千余钻井工人每天顶着烈日，操控着遍布盆地中东部的钻井设备，与深埋地下的黑色煤岩层斗智斗勇，打开“蓝金通道”，让煤岩气乖乖走出。
煤岩气层是中国石油近年来重点部署的新开发层系，也是“十四五”时期盆地亿万方天然气的接替领域。作为“蓝金”的煤岩气深埋在2000米以下的煤岩层，勘探开发面临地质构造复杂、煤岩层极易坍塌等诸多“拦路虎”。
塌漏同存是最大挑战
2023年，中国石油川庆钻探长庆钻井总公司作为主力单位，在盆地中部内蒙古乌审旗和盆地东部陕西榆林地区第一次挺进煤岩气层，第一次向深埋煤岩气层横向水平穿行1500米，第一次以超长水平段钻探煤岩气。
对于煤层，石油钻工们并不陌生。即便是浅层，每次都提心吊胆，而这次要横穿的是深层。
“以往钻遇煤层心里就害怕，因为煤层比较脆，容易掉块、垮塌，造成卡钻。”50019钻井队队长赵卫东说，从以前“路过”煤层，到如今直接向煤层水平穿行，塌漏同存是最大挑战。起初，由于担心井下塌漏，许多钻工对“打成、打长、打快”煤岩气水平井并不自信。
不自信源自难管控。据介绍，煤岩气井普遍存在两个漏层，一个在距离地面1800米到1900米左右的上部地层，另一个位于2400米至3200米的水平段所在煤层。水平段越长，漏速越大，越容易发生连锁反应。
“有时候，煤矸石会在煤层大面积存在，造成井下安全事故。更重要的是辉煌优配，位于煤层水平段的井筒施工周期事关煤岩气井投产周期，井筒质量关系‘蓝金通道’质量。”赵卫东说。
2023年8月中旬，50569钻井队在乌审旗境内施工第二口煤岩气井时，队长徐英德一肚子“憋屈”。当年，第一口井创造了水平段长1314米、钻井周期41.46天等盆地中部三项煤岩气井施工纪录，而第二口井打得并不顺利，连续在水平段上处理卡钻复杂情况长达40多天。
漏量之大也有纪录。2024年，CC50101钻井队在盆地东部一个钻井平台完钻两口煤岩气水平井，一口钻井液漏失量1435方，另一口竟高达2000方。“本来按照设计，完钻水平段长度为2000米，就因为漏得厉害，只打到1918米就被迫完钻了。”队长夏宝军回忆。
打响封漏防塌“攻坚战”
塌漏同存不仅影响钻速，还加大了钻井生产成本和安全管理压力。对此，煤岩气井自第一轮开钻之日起，便自上而下打响封漏防塌“攻坚战”。
油田建设方和承担施工方成立提速专班，从煤层钻井参数、钻具组合、钻头螺杆选型、钻井液性能，到完井工序、工程地质一体化优化等方面持续发力，攻关技术难题，分井段采取防塌堵漏措施，全力保障煤岩气水平井“打成、打长、打快”。
——往井筒里下入三层套管。工程技术人员先下入表层套管和技术套管，再下入生产套管。技术套管封隔了上部地层的漏层塌层。为了有效封隔上部易漏层和下部易塌层，2024年他们又将技术套管进一步下深至石盒子组30米。进入煤层水平段施工后，采用“随钻随堵+参数优化”防漏堵漏技术，避免严重漏失或煤层垮塌，实现煤岩层“专层专打”快速钻进。
——井身结构也持续优化。一口煤岩气水平井三个井眼尺寸，表层17寸半，直井段和斜井段12寸，水平段8寸半。缩小了斜井段井眼尺寸，降低了塌漏可能性，提高了斜井段施工效率。
——钻井工具组合逐步优化定型。从螺杆没有扶正器到加装扶正器，再到加双扶、双扶+清砂工具组合，设计配套倒划眼齿PDC钻头、倒划眼稳定器、清砂钻杆等系列工具，解决了煤层水平段稳斜难、滑动比例高、井筒清洁率低等问题，水平段滑动比例从12.89%降至6.04%。
工具优化带来钻井效率提升。去年“漏失”2000米长水平段纪录后，CC50101钻井队今年在防塌防漏基础上成功完钻2500米国内超长水平段。“去年首次尝试使用有扶螺杆，发现水平段上滑动次数减少，钻井速度明显加快，由此有扶螺杆在煤岩气水平井上全面推开。今年完钻2500米水平段只滑动了39米，而且漏失量极小。”队长夏宝军说。
这是技术套管再次下深至石千峰漏层30米后，首次实现煤岩气井超长水平段“一趟钻”，创造了“没有从煤层‘漏失’的国内纪录”。
“煤岩气井遭遇卡钻也就那一回，后来只是在直井段或斜井段出现可防可控的局部井漏。”队长徐英德介绍，3年来钻井周期纪录持续刷新，2023年是41.46天，2024年是20多天，今年是19.38天了。
“现在心里不慌了，有底气了！”长庆钻井第三项目部经理石崇东说。
探索“更快更长”
对煤层认识的不断深化、技术措施的配套优化，牵动煤岩气开发战略从盆地中部向盆地东部陕西榆林地区重点转移。东部煤层发育好，厚度达8米到12米，有利于提高煤层钻遇率和煤岩气采收率。而开发战略东移带来了一个值得警惕的难题——煤层越厚，钻井风险也会越大。
“煤层越好，漏失量越大。”长庆钻井第三项目部技术副经理曲小文解释说，只要打开煤层，就会存在割理、裂缝，还存在应力释放造成的渗漏。煤层发育越好，渗漏可能越严重。以前是纵向穿过煤层，距离短，塌漏小，现在要横向水平穿行煤层平均长度1300米，防漏重于防塌。
“第一年对煤层认识不清楚，垮塌率高，导致卡钻次数多。”曲小文总结说，3年来，他们针对煤岩气井坍塌卡钻、钻井周期长、生产成本高等难点，通过岩石力学、矿物组构和理化性质等实验探索，明确了力化耦合以及工程因素对煤岩、煤矸坍塌机理的影响规律，为后续封堵防塌钻井技术研发和突破指明了方向。
3年来，长庆钻井总公司每年抽调10部钻机承担煤岩气水平井施工任务，先后成功完钻埋深超3600米等三口煤岩气水平井，并创造了国内一系列工程技术领先指标。
2023年至今，他们已完钻煤岩气水平井83口，平均钻井周期逐年大幅递减，从81天、38.8天缩短至25.5天。他们还在鄂尔多斯盆地东部完钻一批高产煤岩气水平井，目前累计产气量6.4亿方，单井最高产量3964万方。
深层煤岩气水平井钻完井技术进入定型和推广阶段。2023年，他们解决了“打成”难题，且当年实现了水平段2222米的“打长”目标；2024年，解决了“打快”问题辉煌优配，钻井周期缩短幅度最大；2025年以来，全面探索实现“更快更长”钻完井指标新突破。
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