2.1.2　仅煤层段采用气体钻井　在黑勇士盆地部分区块的煤层气开发实践中，上部地层采用清水为主的钻井液，煤层段采用以空气或泡沫为循环流体的欠平衡钻井作业。这样可以使煤层段以上的地层减少井塌、地层出水等因素对钻井施工的影响，使目的煤层得到最有效的保护，即使目的煤层较为破碎也不影响作业的成功。其缺点是需要在打开煤层前进行钻井介质及工艺方法的转换，增加了气体设备和一些专用材料的投入。如果存在多个目的煤层，可以在钻到最上部煤层前转换成空气钻井，以使煤层得到最大的保护。                     
        3 钻井时保护煤储层的主要技术措施煤储层特征显示开采煤层气产量的影响因素较多, 在地面钻井中选用的钻进方法及工艺对勘探煤层气及保护储层较为重要, 一般采用欠平衡钻进工艺。钻井液使用低密度、低粘度、低失水量、中性pH 值及低固相含量的钻井液。固井采用低密度、低上返的固井技术。这不仅对煤储层具有一定的适应性, 也保护了煤储层的渗透性。
        双壁钻杆空气-液体循环钻井技术是把压缩空气沿内外钻杆之间的环状间隙压向预定位置, 提高其上部钻井液上返速度, 降低井内钻井液压力, 以实现平衡或欠平衡钻进。它是利用空气对井内钻井液实现气举上返推动作用, 降低井内泥浆的压力, 减少对储层的压力侵害, 间接的降低了泥浆的比重。有利于煤储层保护, 特别是对水敏性、低压、低渗透等复
        杂煤储层的保护。空气潜孔锤钻进技术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, 压缩空气兼作洗井介质, 把岩屑携带出地面。在水文地质条件允许的情况下应用空气潜孔锤钻进工艺可以提高生产效率和录井质量, 同时能维护或改善煤储层渗透性, 减少对环境的污染。空气潜孔锤钻进工艺参数主要包括轴向压力(kN)、回转速度(r/min)、冲击功(kg.m)、冲击频率(次/min)。在不同硬度的岩石中钻进, 参数的选择差异较大, 钻进硬度小的岩石时, 钻进参数应主要满足回转切削碎石的要求; 钻进坚硬但胶结不好的岩石时, 钻进参数应满足冲击碎石的需要, 以形成体积破碎; 钻进坚硬致密的岩石时, 钻进参数应满足冲击和回转两种碎岩作用。空气潜孔锤钻进采用空气或空气泡沫作为钻井
        液, 井内的钻井液压力远远低于储层的地层压力, 有效防止或杜绝岩屑颗粒、固相颗粒进入储层, 改善和保护了储层渗透性。在山西沁南煤层气田的地面勘探 中 使 用 美 国 Schumm 公 司 生 产 的 车 载 顶 驱T685WS、TWD130 钻机施工 50 多口井, 单井平均建井周期为 6.5d。揭开煤储层后 4h 完钻, 在地层水较大时通过注入泡沫剂, 降低了井内液柱压力。空气潜孔锤钻进工艺因为钻井效率高, 储层裸露时间短, 有效的保护了储层。
        3　国内煤层气井气体钻井应用推广方案
        我国中部和西部煤层气资源丰富，山西的沁水盆地和内蒙的鄂尔多斯盆地是我国煤层气资源量最大的两大盆地，超过 10 万亿 m3，埋深 1500 m 以浅煤层气资源占 60%，有利于煤层气的勘探和开发。对比美国黑勇士和圣胡安盆地与我国沁水盆地和鄂尔多斯盆地地质情况，总体上我国的煤层气储层具有低压、低渗的特点，而且煤层大多不含水或弱含水，为开展空气钻井或泡沫钻井提供了很好的地质条件。根据我国煤层气的赋存特点，可以考虑以下钻井方式。
        3.1　常规钻井 + 气体钻井
        主要思路是采用常规钻井液钻井和气体钻井相结合的方式，同时完成洞穴完井。在煤层上部的层段采用常规钻井液完成，钻到煤层段时转换为气体钻井，然后进行造穴完井。该方案适合钻目的层只有 1 层的煤层，且煤层以上地层有地层水涌出，煤层段易破碎。需要补充的是，不是所有煤层都属于特破碎，但是都应该进行煤层段的扩眼作业，提高裸眼段井壁稳定。
        3.2　全过程气体钻井
        3.2.1　基于洞穴完井的全过程气体钻井　该方案主要针对地层出水量小，目标煤层超过一层的煤层气开发。这种模式与常规气体钻井并无显著的差别，但是在随后的固井完井过程中，有可能再次伤害煤层。所以，该方案重点是在固井过程，有条件可以采用绕煤层固井技术，从而实现真正意义的保护煤层。对于目标煤层多且出水量大的井，如果采用全过程
        气体钻井来提速和保护储层的话，只有牺牲部分煤层，保护最大目标煤层，实现经济开采。
        3.2.2　基于注重提速的冲击回转钻井　该方案主要针对所钻地层较硬、煤层较浅地区，当然还是要满足气体钻井的使用条件为前提。如果所钻地层较软，则需要及时转换为常规的三牙轮钻头钻进。空气锤钻头在硬脆性地层能获得最好的应用效果，另外空气锤钻进主要依靠频繁的“捶击”破岩，并不需要加多大的钻压，因此，在表层或较浅的层段都有良好的使用效果。
        总体上看，以上方案都可以最大化地保护煤层不受伤害，但需要的钻井周期比一般的气体钻井要长，同时对空气 / 气体钻井相关设备要求较高，比如增压机、空压机、车载钻机等。对于煤层气开发的快速发展阶段，应该着重从以上方案的基本思路出发，完善设备配套，加快多种钻井方式的试验完善。
        4 结论和建议
        煤层气产业是继煤炭、石油、天然气之后的战略性“接替资源”, 具有很大的开发和利用潜力, 煤层气钻井技术要适应煤储层特征, 在钻探技术不断成熟的基础上, 应大力开发欠平衡钻井技术, 应用空气潜孔锤钻井技术、并加强对保护煤储层的钻井液的研究。
        (1)气体钻井本身还存在一定局限性。如  能  用气体钻井的岩性类型是有限的,较老的、压实的岩石最适合进行气体钻井,而欠压实的岩层不太适合进行气体钻井;目前不能用气体钻含硫化氢地层,缺乏在欠平衡状态下钻含硫地层的工艺和装备;应根据地层含水量多少适时转换钻井介质。所以在决定是否选用气体钻水平井时,必须进行技术、安全评估和经济评估。
        (2)气体钻水平井还存在一些技术瓶颈。如在井眼轨迹控制方面,由于缺乏适用于气体钻井的测量工具和经济的导向系统,薄油层不能使用气体进行钻井。因为在较薄地层中钻进时,需要很多次的马达校正,削弱了经济实用性。以及由于水平井段摩阻的存在,限制了水平井气体钻井的长度;水平井段清洁难,限制了气体水平井钻井的效率。所以应加强气体钻水平井配套工具和工艺的研发。
        （3）若采用气体钻井打开煤层而又必须下套管的话，建议采用绕煤层固井，从而实现钻井完井全过程的煤层保护，以实现最大的开采价值。
        （4）在地层出水量较大不能使用空气钻井时，可以适时转化为雾化钻井或泡沫钻井。因为泡沫携岩和处理地层水的能力较强，同时具有良好的保护井壁的能力。
        （5）对于我国煤层气开发而言，应加强常规钻井和气体钻井相结合，同时考虑基于洞穴完井的全过程气体钻井和基于提速的空气锤钻井技术，还应加强对气体钻井相关设备的配套和开发。
       
        参考文献：
        ［1］　STEPHEN D, SCHWOCHOW. CBM: Coming to a BasinNear You［J］. Oil and Gas Investor, 2002（12）: 12-16.
        ［2］　郑学涛，赵玉珍 . 赴美国考察煤层气开发与利用情况介绍［J］. 煤矿设计，1997，28（3）：46-51.
        ［3］　GRAVES S L, NIEDERHOFER J D, Beavers W M. Acombination air and fluid drilling technique for zones of lostcirculation in the black warrior basin［R］. SPE 12873, 1986.
        ［4］　REEVES S R, ONEILL P J. Preliminary results from thebroadmeadow pilot, project Bowen basin Australia［R］.The University of Alabama/Tuscaloosa, 1989-04.
        ［5］　马永峰 . 美国西部盆地煤层气钻井和完井技术［J］.石油钻采工艺，2003，25（4）：32-34.