煤层气定向羽状水平井钻井技术研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com天然气工业2004年5月煤层气定向羽状水平井钻井技术研究黄洪春卢明申瑞臣(中国石油勘探开发研究院廊坊分院)黄洪春等．煤层气定向羽状水平井钻井技术研究．天然气工业，2004；24(5)：76～78摘要从煤储层特性分析入手，讨论了现有煤层气井增产技术的不足，阐述了用特殊的羽状水平井来提高煤层气单井产量的有利条件。并通过室内实验和研究，介绍了煤层气定向羽状水平井的设计方案、钻井关键技术和主要工具结构原理，提出了在国内现有技术与装备条件下相应的实施方案和建议。所述技术对中国煤层气的开发具有实际应用价值。主题词煤层气羽状水平井设计钻井技术煤层实施羽状水平

2、井的有利条件的条件。煤层气定向羽状水平井设计由于垂直井贯穿煤层割理系统长度有限(通常为煤层厚度)，而煤层气藏基岩渗透率很低，为获得所谓羽状分支水平井是指在一个主水平井眼两经济产量需要对煤层实施增产措施。从我国煤层气侧再侧钻出多个分支井眼作为泄气通道，分支井筒试验井来看，先后试验了水基压裂液压裂、C0z泡沫能够穿越更多的煤层割理裂缝系统，最大限度地沟压裂、裸眼洞穴等多种增产技术措施。通裂缝通道，增加泄气面积和气流的渗透率，使更多对各向异性的煤层气藏压裂水力裂缝方位研究的甲烷气进入主流道，提高单井产气量。表明，水力裂缝通常沿与面割理(煤层主应力和渗透1．煤层气羽状水平井完井方法率方向)平行方向延

3、伸，不能充分地进入煤层深部。对于煤层气定向羽状分支水平井的完井方式，加之煤层机械强度低、易压缩，压裂裂缝难以控制，工艺较简单，主要采用裸眼完成，直接投产。压裂砂易嵌入煤岩使其对煤层的支撑效果大大降2．井身结构低，并有可能在裂缝周围形成一个屏障区。从8口煤层气需要通过排水降压解吸附才能产出，因裸眼洞穴完井的试验情况来看，因造洞穴方式和施此，定向羽状水平井井身结构必须考虑排水采气。工工艺的不同，未达到改善近井地带渗透率而使增参考美国已成功完成的羽状分支水平井钻井方案·，产效果差。结合我国煤层特点提出如下两种井身结构方案。理论研究和常规油气储层实践证明，当储层纵方案一，需要另钻直井抽排水。215．

4、9mm井横向渗透率比值大于0．1时钻水平井效果显著，其眼在目的煤层顶部下入j2『177．8mm技术套管并注产量可达直井的3～1O倍，煤层气储层渗透率完全水泥固井；用j2『152．4mm钻头小曲率半径造斜进入符合该条件。煤层，并在煤层中钻5oO～1000In长的主水平井眼；要在渗透率较低的煤储层中获得经济的煤层气然后用j2『120．6mm钻头由下往上在主水平井眼两产量，需要更多的煤层裸露和割理系统沟通才能实侧不同位置交替侧钻出4～6个水平分支井眼。单现，而羽状分支水平井可以做到这点。个水平分支井眼长300～600m，与主水平井眼成综上所述，煤层气储层具有钻羽状水平井有利45。夹角，全部采用裸眼

5、完井。最后，在距水平井井作者简介：黄洪春，1966年生，工程师；1986年毕业于重庆石油学校钻井专业，现从事煤层气研究与试验工作，已发表论文1O余篇。地址：(065007)河北省廊坊市万庄44号信箱。电话：(010)69213379o加里·特瑞特．新型水平定向钻井系统．煤矿区煤层气项目投资与技术国际研讨会论文集．2000年9月北京。·76·维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第5期天然气工业口约100m且与主水平井眼在同一剖面上设计1口铰接式接头。这种接头具有万向节的功能，在一定垂直井，并与主水平井眼在煤层内贯通(可采用造洞角锥度范围内可以任意方向转动，同时具有密封功穴或

6、压裂沟通)，下人筛管，保持井眼打开，用于排水能。此外，采用铰接式钻具组合，最大限度降低扭降压采气(见图1)。矩、摩阻和弯曲应力。2．可回收式裸眼封隔器／斜向器斜向器是分支井钻井的关键技术工具，对分支井的钻井起着至关重要的作用，它在分支点处引导钻头偏离原井眼按预定方向进行分支井眼的钻进。煤层气钻进中的斜向器是可回收式带裸眼封隔器的，它由斜向器和封隔器两部分组成，斜向器的斜面上开有送人和回收的孔眼，用于施工作业中送人和回收斜向器，可膨胀式封隔器用于固定和支撑斜向器。图1煤层气定向羽状水平井示意图3．井眼轨道控制由于煤层可钻性好，钻速快，单层厚度薄(3～6方案二，主水平井内下入电潜泵直接抽排水采m

7、)，井眼轨迹控制难度大。为将井眼轨迹控制在煤气。为保证电潜泵的顺利下入，jz『215．9mm井眼采层内，可采用“LWD+泥浆动力马达”或地质导向钻用中曲率半径进入煤层，177．8mm技术套管下到井技术。实现连续控制，滑动钻进，提高轨迹控制精煤层部位，分支井眼同方案一。度，加快钻进速度。同时要避免井眼轨迹出现较大3．水平分支井眼剖面设计的曲率波动。钻进中尽量避免大幅度变动下部钻具井眼轨迹设计坚持以最光滑、最短为