煤田地质与勘探

作者：郭达, 张益玮, 王鼎铭, 方欣, 杨本高, 郭利花, 侯乐乐, 赵祥,

关键词：煤层气, 保压取心, 保压控制器, 钻井液, 地面井,

传统煤层勘探方式采用开放式取心工具获取煤样，并通过理论估算的方式计算损失气。导致所测得的煤样含气量普遍偏低，严重制约煤层气开发利用，影响煤矿安全开采。为满足深部煤层勘探需要，创新设计了一款煤层地面井保压取心工具，工具总长6.7 m，单次可取保压煤心样品3 m。为提高深部煤层保压取心可靠性和成功率，构建了孔底液体环境下保压控制器闭合轨迹模型，并通过实验测试和理论推导获取了控制器触发弹片弹力转矩的变化曲线。为验证闭合轨迹模型的准确性，了解保压控制阀盖在钻井液环境下的翻转闭合过程，进行了保压控制器触发闭合室内实验。结果显示，实验所测得阀盖运行轨迹与理论计算结果的偏差小于5%，验证了模型的准确性。在此基础上，优化了煤层地面井保压取心工具内保压控制器触发系统，并在深度为30 m的试验井下，密度1.1 g/cm3、黏度60 s的膨润土基泥浆环境中进行了8次孔底抽拉触发实验，保压控制器均能稳定闭合，成功率为100%，并能保证压力在14 MPa时连续工作至少350 min无泄漏，证实了保压控制器触发系统的可靠性。本文所建立模型可以实现井下保压控制器运行轨迹预测，进而可以针对不同钻井液体系设计、优化触发系统，从而提高深部煤层保压取心成功率。

来源：2023年第8期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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