第四部分煤层气钻井工艺技术

学习大纲钻井概述及国内外钻井现状井类确定钻井设计钻井设备基本钻井工艺过程特殊钻井工艺技术钻井过程对储层伤害问题一、钻井概述及国内钻井现状

煤层气储层与常规砂岩储层相比，有许多独有的特性,这种独特储层和地质特征给煤层气井的钻井、取心带来了各种各样的问题和钻井施工工艺的变化。仔细设计煤层气钻井程序和使用合理、有效的钻井工艺，是确保钻成高产、高效煤层气井的前提。

1.钻井概述钻井工艺流程图钻井设计井径、套管选择井身结构选择钻机和钻探设备钻井及其他作业取心

DST测试录井完井与固井储层强化确定井类试验井取心井观测井生产井收集资料，进行地层评价（包括煤层层数、埋深、厚度、地层层序、地层压力、水文特征、井壁稳定性等）2.钻井工艺流程一、钻井概述及国内钻井现状

2002年前十年时间内,全国完成224口各类煤层气井,全部采用常规直井钻井技术。2005年一年完成的工程量超过了2002年前十年的总和，钻井类型也已由造穴井、垂直井向丛式井、水平井、水平分支井发展。一、钻井概述及国内钻井现状

3.国内煤层气钻井现状5101014718181729392823201059270一、钻井概述及国内钻井现状

3.国内煤层气钻井现状煤层气开发活动中使用了三种类型的钻井方式，即采空区钻井、垂直钻井和水平钻井。三种类型的钻井方式基本特点比较表钻井类型钻井特点原理备注采空区钻井从采空区上方由地面钻入煤层采空区采空区顶板的塌落产生裂缝使气体产出采出的气体因混有空气热值降低垂直钻井直接从地面钻入未开采的煤储层通过排水降压使气体解吸产出因目的不同可分为取心资料井、测试试验井、生产井和观测井水平钻井1、从煤矿巷道打水平排气井；2、从地面先打直井再造斜，沿煤层水平钻进更好的增大泄流面积，使压力降低产出二、确定井类

钻井设计前应力图准备以下资料:

地层的深度、压力、水介质性质；煤与非煤地层的类型（煤层的层数、厚度、煤岩、煤质；地层的岩性、厚度、破裂程度、导水性等）；测井资料（自然伽马、伽马—伽马、自然电位等）；钻遇的典型问题（钻井液的漏失、高压储层的井喷、井壁坍塌等）。1.钻井设计前的资料准备和地层评价三、钻井设计

钻井地质设计要明确提出设计依据、钻探目的、设计井深、目的层、完钻层位及原则、完井方法、取资料要求、井深质量、产层套管尺寸及强度要求、阻流环位置及固井水泥上返高度等；

钻井地质设计要为钻井工程设计提供邻区、邻井资料，设计地层水、气及岩石物性，设计地层剖面、地层倾角及故障提示等资料；2.设计的基本原则三、钻井设计

钻井工程设计必须以钻井地质设计为依据。钻井工程设计应有利取全、取准各项地质工程资料；保护煤层，降低对煤层的伤害；保证井身质量符合钻井地质设计要求；为后期作业提供良好的井筒条件；

钻井工程设计应根据钻井地质设计的钻井深度和施工中的最大负荷，合理选择钻机，所选钻机不得超过其最大负荷能力的80%；

钻井工程设计要根据钻井地质设计提供的邻井、邻区试气压力资料，设计钻井液密度、水泥浆密度和套管程序；

钻井工程设计必须提出安全措施和环境保护要求。三、钻井设计

2.设计的基本原则选择地面井位；（根据水源、道路、泥浆池位置及施工条件等选择钻井井位）确定井身结构并选择钻机；确定钻头类型、尺寸及数量；设计钻柱与下部钻具组合；钻井参数设计；钻井液设计；固井设计，包括套管柱设计数据、套管柱强度设计、注水泥设计及固井要求；井控设备及工艺技术要求；固相控制要求；防止煤层伤害的技术要求及措施；环境保护要求；钻井施工进度要求；全井成本预算；提交资料要求；3.设计的主要内容三、钻井设计

钻井设计的主要内容包括井径、套管选择以及井身结构。井径选择：根据下套管程序确定井径，而不是根据已选定的井径选择套管。产量生产因素人工升举方法油管尺寸完井方法进行压裂处理其它因素清除钻屑进行修井和再完井选择最优生产套管尺寸选择生产井径选择最优表层套管尺寸选择地表井段井径井径选择步骤3.设计的主要内容三、钻井设计

101.6114.3139.7127120。6149.2155.5165.1200168.3214.1193.7196.9177.8224.5200215.9222.2241.3269.9311.1219.1244.5250.8273298.4310.6339.7355.6269.9311.1347.6444.5298.4310.6339.7355.6406.4508347.6444.5508660.4406.4508609.6762套管、衬管钻头、井径套管、衬管钻头、井径套管钻头、井径套管钻头、井径套管井径、套管和钻头尺寸的常用组合套管选择三、钻井设计

井身结构：指一口井下入套管的层次、尺寸、深度，各层套管相应的钻头尺寸以及各层的水泥返高。井孔中下入的套管类型及其作用一览表

套管类型作用表层套管封隔上部松软的易塌、易漏地层，安装井口，控制井喷，支撑中层套管和产层套管中层套管（技术套管）封隔用钻井液难以控制的复杂地层，保证顺利钻井产层套管（生产套管）将产层与其他地层及不同压力的产层分隔开，形成煤层气流通通道，保证长期生产，满足开采和压裂要求三、钻井设计

能有效地保护煤层,降低钻井液对不同压力梯度煤层的伤害;

能有效地避免钻井液过分漏失、高压井喷、井壁坍塌和卡钻等复杂情况的发生，为安全钻进创造条件；下套管过程中，不会因井内钻井液液柱压力和地层压力之差产生压差卡钻。（一）确定井身结构的原则和依据三、钻井设计

煤层气井的井身结构，主要取决于完井方式。不同的完井方式，井身结构也不相同。而完井方式的选择，必须考虑煤层气的储层特性和地质条件变化。目前国内外常用的完井方法有：套管完井、混合完井（套管-裸眼、套管-筛管）和洞穴完井。（二）井身结构的确定三、钻井设计

保护井口附近的表土地层，防止被经常流出的钻井液体冲垮巩固上部比较疏松易塌的不稳定岩层；安装防喷器等井口设备，控制钻开高压层时可能发生的井喷现象封隔某些难以控制的复杂地层，以便能顺利地钻达预定的生产目的层封隔气水、煤储层，保证煤层气井的正常生产生产套管技术套管表层套管导管指井内所下套管层数、尺寸、深度、水泥返高等。（三）井身结构三、钻井设计

我国目前常用的井身结构简图开钻序号钻头直径mm套管外径mm壁厚mm备注一开311.15244.58.94水泥返回地面二开215.9177.88.05三开152.4我国目前常用的井身结构简表三、钻井设计

钻井设备包括钻机类型和钻探设备。

目前，我国煤田施工队伍常用的钻机大多是煤田地质勘探钻机或水文水井钻机。如TSJ-1000型水源钻机、TK-3型立轴钻机和C-1500、ZJ-15型钻机。在国外，对于钻进较浅的煤层气井，大多选用移动式车载钻机，车载钻机一般比普通钻机更经济，几乎不需要装拆时间。1.钻机类型四、钻井设备

德国宝峨-PRAKLA煤层气钻井设备四、钻井设备

钻探设备主要包括空气压缩机、钻塔、驱动系统、防喷器、排泄管、泥浆泵、流量计、压力表和燃烧器等。2.钻探设备空气压缩机，在煤层气井钻进过程中十分有用；驱动系统通常有两种：一种是普通转盘卡瓦系统（煤田系统常用），另一种是顶端驱动系统（较少的钻杆接头，缩短钻进工期，且更加安全）。防喷器是一种安全保护装置。四、钻井设备

T685WS空气钻机

T685WS空气钻机是美国Schramm公司生产的车载顶驱钻机动力系统：主发动机为康明斯QSK-19型，功率563KW。回转及提升给进系统：由全自动液压动力头驱动，最大提升能力45吨，最大扭矩12045N×m，转速0~143r/min无极调速。空压机系统：空压机最大排量36m3/min，最大排放压力2.4pa，并配有外接空压机、增压机接口。操作系统：该钻机回转及提升给进系统操作手柄集中，可根据井内情况调节给进压力、转速。该钻机非常适合煤层气直井的钻井施工。目前国内有10台左右。3.国内空气钻井设备四、钻井设备

T685WS空气钻机四、钻井设备

T130XD空气钻机

T130XD空气钻机是美国Schramm公司生产的车载顶驱钻机。该钻机主动力760马力，名义钻井深度1900米（311mm井径，114mm钻杆）。提升能力60t，顶驱给进能力14.5t，扭矩12KN×m，车载空压机2.4MPa，排量38m3/min。井台可伸起2.41m，可以直接安装防喷器。

该钻机非常适合煤层气水平井的施工。中煤公司进口的意大利生产的G55钻机与该钻机性能基本相同。3.国内空气钻井设备四、钻井设备

T130XD空气钻机四、钻井设备

三个阶段：即钻前淮备、钻进以及固井与完井1．钻前准备修公路、平井场及打水泥基础、钻井设备的搬运和安排、井口准备（打导管和钻鼠洞）、备足钻井所需要的各种工具、器材等。2．钻进钻进是进行钻井生产取得进尺的唯一过程。五、基本钻井工艺过程

其基本工艺过程有：①第一次开钻(一开)从地面钻出一个大井眼，然后下表层套管。②第二次开钻(二开)用较小一些的钻头继续钻进，若遇到复杂地层，用钻井液难以控制时，便要下技术套管(中间套管)。③第三次开钻(三开)再用小一些的钻头往下钻进，直到设计井深，下套管，进行固井、完井作业。钻进工艺技术：钻进是通过选择和使用合适的工具，根据所钻地层的特点，选择合理的工艺技术，使钻头在地层中沿预定的轨道前进的过程，是一口井建井过程的最主要的环节。钻进的任务是破碎岩石，钻进的速度快慢、质量和成本的高低，受到地层的物理机械性能的制约，同时也受到钻进设备、工具的性能及钻进工艺技术措施的影响。五、基本钻井工艺过程

影响钻进的主要因素：影响钻进的因素按其本身可否改变可分为两大类：不可变因素可变因素指已经客观存在、无法改变的因素，如所要钻进地层的岩石物理机械性质、地质构造、地层压力分布及地层中的流体性质等。利用其有利方面，并调节可变因素适应之指可以人为的选择和改变的因素，如钻头和钻具、钻压、转速、水力参数、钻井液性能及洗井技术等。优选、设计五、基本钻井工艺过程

是直接作用于钻头上的压力，是使钻头破碎岩石的最基本参数，也是最活跃的因素。1.钻压钻进速度钻头的磨损速度和工作寿命确定钻压的大小图钻压与钻速的关系曲线钻压(W)与钻速(Vm)(直线ab段)的关系：W。称为门限钻压。它是ab线在钻压铀上的截距，相当于牙齿开始压入岩石时的钻压，其数值主要与岩石性质有关。五、基本钻井工艺过程

钻压对钻头牙齿磨损速度的影响关系式为：钻压与轴承磨损速度的关系式为：钻头牙齿的磨损量对钻速的影响关系式：h为牙齿的磨损量；Dl和D2为钻压影响系数，与钻头的尺寸有关；B为轴承的磨损量；y是钻压指数，对于普通的水基洗井液y=1.5；C2为牙齿磨损系数，与牙齿结构及地层岩性有关。五、基本钻井工艺过程

2.转速图转速与钻速的关系曲线1－软地层，井底清洁；2－软地层，井底不净；3－硬地层，净化不充分。如果每旋转一周都有相同的破碎深度，那么钻速将会随转速的增加而直线地增大。但实际上并非如此。转速与转速的关系：λ为转速指数，一般小于1，其值与岩性有关。n为转速；在钻压一定时，如果增加转速，牙齿和轴承的磨损速度也将加快，它反过来又会影响到机械钻速和钻头寿命等。五、基本钻井工艺过程

3.水力因素在钻进过程中，从钻头上的喷嘴中喷射出的钻井液(射流)，对钻进过程发挥着三种作用：清洁、净化井底，避免重复切削；保持和扩大预破碎带裂缝；直接水力破岩。最主要的作用保持井底清洁要经过三个过程：首先是使破碎的岩屑离开岩石母体；然后是岩屑在井底被移动；最后由上返的钻井液将其从环空举升到地面。对钻速的影响最大五、基本钻井工艺过程

常用钻头水功率表示：压持效应：由于井内钻井液柱所形成的静液压力大于地层压力，使得岩屑被压持在井底不易脱离的现象。克服压持效应依靠射流的冲击压力和漫流的横向推力。射流喷速和流量(洗井液的水力能量)Nb——钻头水功率，kW；Pb——钻头喷嘴压降，MPa；Q——排量，L／S。五、基本钻井工艺过程

钻头水功率大，就会使井底的清洁程度高，从而减小重复破碎所消耗的机械能，并能在一定程度上增加水力破碎和使破碎带裂缝扩大的效果，使机械钻速提高。图钻速与水力参数的关系曲线五、基本钻井工艺过程

4.钻井液清洗井底，携带岩屑，保持井底清洁，冷却钻头；平衡地层压力，稳定井壁，防止井塌、井喷、井漏，有效地保护储层不受伤害；为井下动力钻具传动动力；进行地质录井和气测录井。（一）钻井液的作用五、基本钻井工艺过程

钻井液对地层压力控制、地层损害可能性以及成本之间的关系见下表。钻井液对比表钻井液压力控制地层损害费用加重钻井液好可能中等质重液好不太可能高采出水较好不太可能低天然气或空气差不太可能中等空气雾差不太可能中等泡沫较好不太可能中等-高（二）钻井液的种类

目前我国煤层气井所采用的钻井液主要有优质钻井液、无粘土钻井液、清水及空气泡沫钻井液。五、基本钻井工艺过程

（三）钻井液性能钻井液密度、粘度、固相含量及其分散性等性能指标对钻速都有明显的影响。(1)钻井液密度对钻速的影响钻井液密度↗，压持效应↗，钻头的破碎效率↘，钻速↘。(2)钻井液粘度对钻速的影响钻井液粘度↘，循环系统的压耗↘，钻头喷嘴的压降↘，射流对井底的冲击作用↗，改善清岩效果，钻进速度↗。(3)钻井液固相含量及其分散性对钻速的影响固相含量增加会降低钻进速度和钻头、泥浆泵寿命；小于lμm的胶体颗粒越多，对钻速的影响越大。为了提高钻速，应尽可能采用低固相不分散体系钻井液。五、基本钻井工艺过程

5.钻进参数选择钻进是钻压、钻速、水力参数、钻井液性能等共同作用的过程。要达到高效率、低成本钻井的目的，必须合理确定出钻进施工中的各参数值及其相互的配合关系，采用先进技术，提高钻进效益。（一）平衡压力钻井技术基本内容：在井内钻井液压力与地层压力相平衡的条件下进行钻进，以便有效地保护煤储层不受钻井液的侵污，保证煤层气井的生产能力，同时保证较高的钻进速度，缩短建井周期，降低钻井成本。科学依据：根据地层的压力来确定所用钻井液的密度。五、基本钻井工艺过程

（二）潜孔锤欠平衡钻井技术基本内容：是一种以压缩空气作为动力介质，驱动潜孔锤工作的欠平衡钻井工艺。压缩空气兼做洗井介质，将井底岩屑携带至地面。在岩石硬度较大的地层中钻进时，空气潜孔锤钻井工艺与常规钻井工艺相比，能大大提高钻井效率。工艺原理：作用在潜孔钻头切削刃具上的载荷为冲击载荷，接触应力瞬时可达极高值，应力集中，促进岩石裂隙发育。切削刃具磨损减少。冲击频率高，有利于岩石破碎。井底干净，最大限度地减少了重复破碎。五、基本钻井工艺过程

潜孔锤五、基本钻井工艺过程

优点：钻进效率高。设备数量少，易于搬迁，非常适合丘陵地区施工。由于采用空气或空气泡沫作为钻井介质，基本实现了欠平衡钻井，因此对储层伤害较小。利于岩屑录井。采用空气钻井工艺钻进时，岩屑颗粒大，且由于岩屑上返速度快，迟到时间极小，非常利于岩屑录井。对环境污染小。

（二）潜孔锤欠平衡钻井技术五、基本钻井工艺过程

常规钻进与欠平衡钻进对比表（对沁南3#煤层）钻进工艺钻井周期钻井液密度设备组合煤层对钻井液暴露时间储层伤害常规钻进10-15d1.05-1.08比较复杂比较长较大欠平衡钻进5-8d<1车载；轻便短小

（二）潜孔锤欠平衡钻井技术五、基本钻井工艺过程

6.优选参数钻井技术1．钻速模式使用最广泛杨格(YoungF．S)修正公式K───岩石可钻性系数，与岩石硬度、钻头类型及洗井液性能有关，可由实验确定；Cp───压差影响系数，当压力平衡时，Cp＝1；Ch───水力参数影响系数，井底达到充分净化时，Ch＝1．五、基本钻井工艺过程

2．钻头牙齿磨损速度模式Af───地层研磨性系数，其含义是当钻压、转速和牙齿的磨损状况一定时，牙轮钻头牙齿的磨损速度与地层的研磨性成正比，具体数值可由实验确定；Q1和Q2───由钻头类型决定的转速影响系数；D1和D2───由其直径决定的钻压影响系数；C1───牙齿磨损减慢系数，均可从相应表中查得。6.优选参数钻井技术五、基本钻井工艺过程

3．钻头轴承磨损速度模式b为轴承工作系数，它取决于轴承结构、钻头类型、尺寸以及洗井液性能等因素，由实际钻井资料中求出。B为钻头的轴承磨损量，单位时间内的磨损量即为磨损速度，新钻头B＝0，轴承损坏则B＝1。6.优选参数钻井技术五、基本钻井工艺过程

4．钻进成本模式Ct───每米钻进成本，元／米；Cb───钻头成本，元／只；Cr───钻机作业费，元／时；Tt、Ts、Td───分别为起下钻时间，接单根时间和纯钻进时间，时；H───钻头总进尺，米。6.优选参数钻井技术五、基本钻井工艺过程

7.井斜及控制（一）井斜的基本概念井斜：井眼轴线和铅垂线之间的偏离。井斜角α：井眼轴线的切线与铅垂线之间的夹角。图井身轴线的垂直投影和水平投影图方位角θ：井眼轴线在水平面上投影的切线与正北方向的夹角(顺时针方向)。井底水平位移S：指井眼轨道上某点至井口的距离在水平面上的投影。井斜变化率：指单位井眼长度井斜角变化值。指单位井眼长度方位角变化值。指单位井眼长度内井眼全角的变化值，通常也叫狗腿度。方位变化率：井眼曲率：五、基本钻井工艺过程

（二）井斜的危害井深会被歪曲，地质资料不真实；由于实际钻开点和设计点偏离较远，可能会打乱煤层气井的开发方案，降低煤层气采收率；起下钻困难，钻柱工作条件恶化，还会造成粘附卡钻、键槽卡钻等复杂情况；固井时，下套管遇阻，套管不能居中，固井质量难以保证；会对以后的采气、修井等作业带来困难。7.井斜及控制五、基本钻井工艺过程

（三）井斜的原因1．地质条件对井斜的影响沉积岩大都是非均质的，具有典型的各向异性。平行于层理方向的岩石强度大，破碎比较困难。由于岩性的变化、软硬交错而引起井斜。2．下部钻柱弯曲对井斜的影响3．钻井设备安装不合适，钻具本体弯曲，丝扣歪曲等也会引起井斜7.井斜及控制五、基本钻井工艺过程

（四）井斜的控制井斜出现后采取相应的纠斜钻具和措施进行纠斜。通过使用防斜钻具和措施防止井斜的出现；1．防斜钻具及原理防斜原理：使钻头上面的一段钻铤具有尽可能大的刚度和大的直径，与井眼保持较小的间隙，以便在钻进过程中受钻压作用时不易弯曲，并保持钻柱始终居于井眼中心，使钻头轴线与井眼轴线基本一致，迫使钻头沿着原来的井眼方向钻进。防斜钻具：一般是采用刚性强的大尺寸钻具，常用的有扶正器组合刚性满眼钻具、塔式防斜钻具、方钻铤防斜钻具等。五、基本钻井工艺过程

套管扶正器浮阀扶正器满眼钻具塔式防斜钻具2．纠斜钻具及原理(1)钟摆钻具纠斜利用斜井内切点以下钻铤重量所产生的横向力将钻头推向井眼下侧，以达到减小井斜的目的。钟摆力(2)偏重钻铤纠斜偏重钻铤即是沿普通钻铤的一根母线钻一排均匀分布的孔，从而使钻铤一边重，一边轻。钻具在旋转时，产生一个朝向重边的离心力，且转速越高，离心力越大。这样就对斜井眼的下侧井壁产生一个较大的冲击力，而使井斜减小。(3)涡轮钻具纠斜涡轮钻具与造斜工具相结合，向原井斜的反方向造斜，以达纠斜之目的。五、基本钻井工艺过程

3.固井固井：在钻出的井眼内下入套管柱，并在套管柱与井壁之间注入水泥浆，使套管与井壁固结在一起的工艺过程。主要包括：下套管和注水泥两个过程。(一）固井的目的1、安装井口装置：控制钻进过程中遇到的高压气水层；2、巩固疏松井段，隔离复杂地层；3、封隔地下煤储层，防止上下串通；4、封隔暂不开采的煤储层；5、钻井或作业中出现井喷时，不会因压井而压裂地层；6、为煤层气井生产建立长期稳定的通道。五、基本钻井工艺过程

（二）下套管1、定义：将按强度要求设计好的套管及其附件组成的套管柱下入井眼内的工艺2、套管性质：煤层气井用套管使用无缝钢管制成的，长度一般为10m左右，要满足钻井和采气的需要，必须要有足够的强度。⑴套管抗拉强度：套管柱是由丝扣连接而成的，因此丝扣是套管柱最薄弱的环节⑵套管抗挤强度：当套管受外挤压力大于本身的抗击强度时就会发生失稳挤扁、破坏⑶套管抗内压强度：套管的切向应力达到钢材平均屈服极限时的内压力3、套管柱设计：尺寸设计、强度和密封性设计五、基本钻井工艺过程

（三）注水泥水泥浆是由干水泥和水配制而成，用一套专用设备（水泥车、混合漏斗、灰罐车）将水泥浆按设计用量注入井内，使其返至套管外设计的位置。水泥返高指固井时套管与井壁之间水泥环上升的高度，常指水泥环上端到井口方补心的距离。五、基本钻井工艺过程

注浆封孔材料的种类及配比实验研究，不同注浆材料配比下浆体的粘度、凝胶时间、力学强度及气体渗透率初步测试。考虑到煤矿钻孔施工的非永久性、施工量大以及其他不利因素，本次研究拟选用水泥基材料作为主要注浆材料开展试验研究，同时以粉煤灰、硅灰、聚乙烯醇作为外加剂，进行注浆材料试验。水泥粉煤灰硅灰聚乙烯醇ZKS-100型砂浆凝结时间测定仪适用于以贯入阻力表示的砂浆凝结速度和凝结时间水泥浆稠度仪工作原理是被测浆液充满容器后，记录从孔内全部流出所需时间来确定浆液粘度fusntcut=c+sn

tanfeDss2DsFailures2s1s2s1s2s1s1-s2s1-s2s2s2s2s2DsDsDss1=Ds+s2DeviatorStresss2s2

利用万能压力机对固结体进行三轴压缩试验，获得三轴压缩下的固结体应力-应变关系与应力-应变曲线，对比分析固结体随时间变化的抗压强度的变化规律。

分别对固结体进行气体渗透率测定，获得轴向荷载下的气体渗透率曲线，对比分析不同注浆材料对气体渗透率的影响。人造岩心模具采用优质不锈钢制成，工作压力≤40MPa，运动系统即手动压力台由优质直线滑动轴承支持，行动灵活无运行阻力，保证样品均匀受压，升压系统采用千斤顶，快捷稳定，操作简单。模具分大、小两种，较大模具压制煤样尺寸为50*100mm圆柱体，小模具可压制煤样尺寸为25*30mm圆柱体。

为进行注浆材料力学性质试验，实验室购置了济南东方试验仪器有限公司生产的YAW-2000型微机控制恒应力压力试验机，该试验机由液压式主机和控制器、计算机控制系统三大单元组成，能完全满足GB/T50081-2002等试验方法的要求，很好的解决了材料抗压强度试验的闭环控制。配置必要的夹具（卡具），还可做其它等材料的等速加荷抗压强度试验。项目组设计了钻孔密封试验装置并委托飞宇石油科技开发有限公司对装置进行加工制造，本实验装置可通过模拟钻孔、封孔过程，在不同的钻孔直径、脉动压力料等条件下，研究不同封孔材料的密封效果。结构示意图注水管道封孔管道测定煤层气含量;

测定煤的等温吸附线;

割理、裂隙描述及方向测定；进行煤的工业分析（煤岩、煤质、煤级、孔隙度等）。高的煤心采取率;

短的气体散失时间。取心后装罐时间一般应小于15min;

较大的煤心直径。通常以7.6-10.2cm较为适宜；保持完好的原始结构；降低煤心污染程度，提高数据质量。1．取心目的2．取心要求（一）取心钻井六、特殊钻井工艺技术3．取心方法各种取心方法优缺点比较表取心方法关键技术方法优缺点备注常规取心在钻进过程中通过提取钻柱来采取提钻时间长、气体大量散失；取心率较高不常采用井壁取心由装有弹头的空管（可被射入地层）组成的绳索工具从钻井井壁采取的具有良好的样品深度分辨能力（<7.6cm)，可在裸眼井测井后进行，可采集各种体积密度的含炭岩层段样品不常采用绳索取心在地面钻探设备的基础上，增加一套卷扬机系统和附加一些井下设备，用绳索快速提出岩心大大缩短样品采集时间和提升时间，减少气体散失时间目前最常用保压取心将煤样在储层条件下密封使散失气体降至最小；直接测量可采气体；价格昂贵，潜在工具选择问题，选取岩心点困难六、特殊钻井工艺技术4．取心工具取芯工具组成示意图1－取芯钻头；2－岩心爪；3－内岩心筒；4－外岩心筒；5－扶正器；6－回压凡尔；7－悬挂轴承；8－悬挂装置取出岩心取心过程三个环节：钻出岩心保护岩心取心工具：取心钻头、岩心筒及悬挂装置、岩心爪等六、特殊钻井工艺技术5．取心工艺(1)取心工具的选择主要依据地层岩性和井下条件，合理选择钻头、岩心爪的类型及工具长度。(2)取芯钻进参数配合钻压、转速和排量等参数均要比全面钻进钻头用的要小些。但要适当，否则，太小则钻速慢、进尺低，取心时间长、效益低，且对保护岩心亦不利。六、特殊钻井工艺技术(3)取心工艺流程做好准备工作开泵循环缓慢下放到井底取心钻进割心操作起钻到地面取出岩心测量、记录距井底10m到达预定进尺慢转一段时间5．取心工艺六、特殊钻井工艺技术（二）定向钻井定义：使井身沿着预先设计的方向和轨迹钻达目的层的钻井工艺方法。定向井井身剖面设计原则必须保证实现定向钻井的目的；尽可能利用地层自然造斜规律；有利于安全、快速钻进；有利于以后的采气和修井作业。六、特殊钻井工艺技术

（三）多分支水平钻井多分支水平钻井：指在一个主井眼两侧再侧钻出多个分支井眼作为泄气通道，分支井筒能够穿越更多的煤层割理裂隙系统，最大限度地沟通裂缝通道，增加泄气面积和气流的渗透率，使更多甲烷气进入主流道，提高产量。1．水平井剖面类型图各类水平井的剖面对比a一超短曲率半径水平井；b—短曲率半径水平井；c一中曲率半径水平井；d一长曲率半径水平井。表水平井分类及特点六、特殊钻井工艺技术2．水平井钻井系统能够完成水平井钻井工艺过程的配套设备和工具。水平钻井系统：(1)超短曲率半径水平钻井系统靠作用在射流喷嘴内腔的静液压力自动送钻；特点：用高压水射流破岩钻进而不用钻头机械钻进；钻柱不旋转；只需要功率较小的车装钻机作为起升设备。功能：目前同一水平最多可钻24口井，径向长度达488m，钻井速度3m/min以上。设备：能够在300mm的垂直井段中完成从垂直转向水平。六、特殊钻井工艺技术(2)短曲率半径水平钻井系统设备：地面设备与常规的钻井设备相同。按动力来源的不同可分为两种：地面动力钻井系统和井下动力钻井系统。现常用的是井下动力钻井系统。功能：可以钻出300～500m长水平井眼。(3)中曲率半径钻井系统a－造斜马达b－稳斜马达1－弯接头；2－低转速，大扭矩马达；3－钻柱稳定器；4－旁通阀；5－造斜接头；6－带稳定器的上轴承外壳；7－钻柱稳定器；8－带稳定器的轴承外壳；9－低转速，大扭矩马达；10－双斜式万向节外壳图中曲率半