煤层气多分支水平井钻井技术实践

我国的煤层气资源丰富,储量巨大。煤层气的开采已有十余年历史,煤层气钻探技术有了长足的发
展。斯伦贝谢中国公司最先涉足中国煤层气多分支井的钻探并获得显著的钻探成果。介绍了斯伦贝谢中国公司
的多分支水平井工艺技术流程;简要列举了煤层气钻探的主要技术装备和地质导向必需的随钻测井仪器;阐述了
煤层气多分支水平井的主要工程难点和主要关键技术;重点分析了部分前期已钻多分支水平井的钻井效果,描述
了多分支水平井的钻井速度、钻井周期、悬空侧钻耗时、煤层钻遇率等关键技术指标随钻井熟练程度不断提高的变
化趋势。通过前期１６口多分支水平井的钻后资料分析,文章总结了施工中获得的经验教训。钻探实践表明,运用
多分支水平井地质导向技术钻探煤层气,可以大幅度提高煤层气产量,获得良好的经济效益和社会效益,前景
广阔。     

郑平01-1煤层气多分支水平井优化设计与实践

煤层气多分支水平井技术集成了钻井技术优化设计、远距离穿针、精确地质导向、煤层保护与井壁稳定控制等技术,是一项技术性强、施工难度高的系统工程。为探索该项技术在沁水煤层气田郑庄区块的适用性,利用国内现有技术和装备,进行了郑平01-1煤层气多分支水平井现场施工。结合现场实施情况,从多分支水平井优化设计、两井连通、保护储层钻井液、多分支水平井井眼轨道控制、钻井施工工艺等方面论述了相关技术要点,探讨了煤层气多分支水平井的设计方法和理论,为煤层气的高效勘探开发提供了技术参考。     

鱼骨型分支水平井钻井技术开发煤层气技术难点分析及技术对策

我国煤层气勘探开发由于普遍采用直井钻井技术，煤层井眼裸露面积小，导致单井产量低，至今未形成工业规模。鱼骨型分支水平井能够充分增大煤层井眼裸露面积，大大提高单井产量，但在井眼稳定和井眼轨迹控制方面存在一系列技术难题，作者通过近年的研究，对煤层气鱼骨型分支水平井钻井井眼稳定和井眼轨迹控制技术难点进行了研究分析，并借鉴国内外石油工业钻井中成熟的技术，结合国内钻井技术水平，提出了井眼稳定和井眼轨迹控制技术方案，同时对煤层气鱼骨型分支水平井技术下步攻关方向进行了阐述。     

静52-H1Z鱼骨型水平井钻井技术

为了开发古潜山地层难动用储量、提高单井产量和油层采收率、降低水平井综合开发成本，静52-H1Z井在水平井段设计施工20个分支。针对悬空侧钻、主井眼重入、井身轨迹控制和地层的可钻性差等多个技术难点，提出了复合井眼悬空侧钻技术、主井眼管柱重入技术、井身轨迹控制技术和钻井提速技术等方法，在现场应用中取得了显著效果，大大缩短了钻井周期，保证了安全快速完井。静52-H1Z鱼骨型20分支水平井的顺利完钻，为国内油田鱼骨型水平井朝着更多分支方向的发展积累了丰富的?验，提供了有力的技术准备；同时，也标志着中国石油水平井钻井技术向国际领先水平再次迈进一步。     

煤层气分支井轨迹控制技术

煤层气分支井轨迹控制技术包括钻分支井眼、地质导向等技术,是一项技术性强、施工难度高的系统工程。煤层气分支井钻井作业的难点主要有:煤层的稳定性差,易发生坍塌、卡钻等故障;煤层厚度只有3~4 m,个别地区会更薄,井眼轨迹控制难度大;水平段摩阻、扭矩大,加压困难,钻具易失效;工艺复杂,配套成本高。通过优化施工轨道设计,完善施工方案,可以实现轨迹圆滑、安全钻进。中国石化中原石油工程有限公司自2004年开始施工煤层气分支井,屡破中国石化钻井分支纪录,分支最多的一口井是1个主井眼23个分支。     

煤层气多分支水平井钻井工艺研究

基于沁水盆地郑庄区块3#煤层的地质和力学特征,其适于采用多分支水平井钻井技术开发煤层气。但由于煤层较脆,且存在互相垂直的天然裂缝,钻进极易引起井下垮塌、卡钻等复杂事故的发生,更严重的甚至会使井眼报废。郑1平-3H井是渤海钻探在沁水盆地郑庄区块的一口科学实验井,为解决煤层气多分支水平井钻井难题,首先将郑1平-3H井的排采直井"洞穴"置于稳定的煤层顶板上,与水平井主支实现硬穿针,从而根除排采洞穴垮塌和上下井眼错位的问题;其次使主井眼在煤层顶部延伸,钻主支时优化钻井液,解决井眼稳定和井眼重入问题,确保形成稳定的排水输灰通道。煤层气多分支水平井井眼轨迹控制技术、U型井联通技术及悬空侧钻技术的采用较好地解决了煤层气多分支水平井钻井的上述难题,具有重要实践意义。     

侧钻水平井钻井技术在塔河油田的应用研究

经过多年的勘探开发,老油田都存在部分油水井中有不同程度的井况损坏和低产低效井。为了老油田的挖潜,中原油田实施、总结了一套侧钻水平井钻井技术,具体包括:剖面优选技术、钻具组合优化技术、轨迹精细控制技术、钻井参数优化设计以及定向轨迹测量技术。并且在塔河油田实施了短半径侧钻水平井钻井技术,完成了该井的井眼轨迹控制、井下安全等技术,提出了短半径侧钻水平井的施工难点和要点,对兄弟单位施工同类井有一定的借鉴作用。     

辽河油田杜84区块超稠油油藏水平井钻井技术

辽河油田杜84区块是一个以砂岩为主的超稠油油敦，为了提高开发效果进行了直井与水平井强哈重力辅助蒸汽驱（SAGD）开发试验。针对杜84区块水平井钻井中存在的防碰难度大、造斜困难、井眼轨迹控制要求高、固井质量差、易出现沉砂卡钻等技术难点，应用了三维绕障防碰技术、复合导向钻井技术、井眼轨迹控制技术、水平井井眼净化技术，并优化了井身结构和剖面设计，所钻5口水平井都精确入靶，井身质量和固井质量合格率都达到了100％，施工过程中没有出现井下复杂情况和事故，提高了机械钻速，缩短了钻井周期，降低了钻井成本。     

沁水盆地煤层气水平井产能影响因素分析——以樊庄区块水平井开发示范工程为例

多分支水平井是近年来发展起来的煤层气开发新技术,从沁水盆地南部已实施的60多口水平井开发效果来看,单井产量差异较大。以华北油田在樊庄区块水平井开发实践为基础,通过对单井地质条件、钻井工程和排采控制3个方面的综合研究,认为煤层含气量高低、钻井进尺多少、分支展布是否合理,以及排采过程的连续性是影响煤层气水平井产能的主要因素。根据地质条件优化井位部署和分支轨迹设计,水平分支的钻井过程注重储层保护,是煤层气水平井实现高产的重要保障。     

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从国内钻井技术水平、沁水煤层气田煤储层物性分析研究入手，阐述了用多分支水平井钻井技术开发沁水煤层气田是我国煤层气勘探走向产业化的重要手段，详细介绍了沁水煤层气田煤层概况、用多分支水平井钻井技术开发沁水煤层气田的技术可行性，设计方案，煤层气多分支水平井钻井的关键技术和井下特殊工具。提出了国内现有技术和装备条件下开发煤层气的实施技术方案。     

煤层气多分支水平井钻井工艺研究

煤层气多分支水平井工艺主要包括充气欠平衡技术、井眼轨迹优化设计与控制技术、水平井与洞穴井对接技术、煤层造洞穴技术等.系统地论述了煤层气多分支水平井钻井工艺的技术要点以及井身结构和轨迹设计原则和方法,并且详细阐述了造洞穴、U型充气欠平衡和两井连通工艺的原理及程序.提出了煤层气多分支水平井的设计方法和理论,为未来煤层气的高效勘探开发提供了技术参考.     

煤层气钻井技术的经济性分析

目前中国煤层气开发主要集中在低渗煤储集层区域,采用的钻井技术主要包括两种:一是常规直井技术,二是多分支水平井技术.基于两种钻井技术,首先在不考虑产能接替的情况下,针对相同井控面积对全直井方案和全多分支水平井方案进行比较;然后在考虑产能接替的情况下,针对相同设计产能对全直井方案和混合井型方案进行比较.采用投资回收期法和净现值法计算了各个方案在不同煤层气目标区实施后的经济评价指标,比较分析了两种钻井技术在未来中国煤层气开发中的技术经济潜力.认为,采用常规直井技术可以实现一定经济效益,是目前乃至今后一段时间的首选技术;多分支水平井技术更加适合低渗煤储集层开发,可以大幅提高煤层气产量,但钻井投资过高,风险较大,需要在钻井设备和技术人员逐步实现本土化后,再进行推广使用.     

我国煤层气藏特征及提高地面抽采效果的方法

煤层气藏与常规天然气藏相比,其赋存状态、成藏过程、气藏边界以及开采规律存在着本质差别,根据近年来我国煤层气开发的探索与实践,提出了依"势"布井的理念,应利用煤层中水的"重力势能",根据煤层重力场、地应力场、压力场的分布特征,合理选择井型,部署井网,提高地面抽排煤层气效果;认为对于煤层气多分支水平井,高的煤层钻遇率未必能够带来高的煤层气产量,实钻中的井眼轨迹控制应以井眼光滑、总体上倾为原则,避免出现"波浪状"井眼。分析认为,通过提高储层温度来提高煤层气产气量,以及开展构造煤的钻井技术研究,是今后煤层气开发的重要研究方向之一。     

煤层气水平分支井轨迹设计新方法

煤层气水平分支井技术已成为科学、高效开发煤层气资源的重要手段,而轨迹设计作为该技术的关键组成部分,直接影响到后期的钻完井作业的成败以及煤层气开发效果。煤层气水平分支井轨迹设计涉及多约束条件下的三维轨迹设计问题,目前国内对这方面的研究虽取得了一定的进展,但仍有待于发展和完善。为此,基于空间圆弧轨道理论,建立了一套适合煤层气水平分支井的三维轨迹设计模型,应用矢量分析理论求得了约束变量间的解析表达式,并提出了配套的轨迹设计计算流程,可以在分支爬高高度和现场工具造斜率约束下,准确、快速地设计出合理的煤层气水平分支井井眼轨迹。根据以上模型,采用现代可视化编程技术开发了煤层气水平分支井井眼轨迹设计软件和井眼轨迹三维可视化软件,并完成了一口双分支煤层气水平井的设计。     

织金区块浅层煤层气J形大位移水平井钻井技术

织金煤层气区块存在煤层钻遇率低、储层保护难度大、水平连通井钻井成本高、经济收益低等问题,为此,在分析该区块J形水平井工程技术难点的基础上,从井眼轨道优化设计、井身结构优化设计、井眼轨迹控制技术等方面进行了浅层煤层气J形大位移水平井钻井技术研究,并在织平1井进行了试验。织平1井顺利完钻,水平段长500.00 m,水平位移818.98 m,最大井斜角97.6°,钻遇煤层293.00 m,煤层钻遇率58.6%,远高于水平连通井的煤层钻遇率(43.6%),且钻井成本为U形水平连通井的58%。这表明,采用J形水平井钻井技术可以解决织金煤层气区块存在的问题,可以在织金区块推广应用。      

准噶尔盆地陆梁油田薄油层水平井钻井技术

对准噶尔盆地陆梁油田多口薄油层水平井实施技术难点、地质导向技术、井眼轨迹控制技术进行了分析和阐述,并以LUHW1532井为例,介绍了薄油层水平井钻井技术应用情况和效果.现场试验结果表明,采用薄油层水平井钻井技术大幅度提高了油层钻遇率,明显增加了单井产量,实现了复杂油气藏的高效益开发,展示了该项技术具有十分广阔的应用前景...     

元坝超深水平井井眼轨迹控制技术

元坝地区水平井钻井施工难度大、风险大,安全开发级别要求高。井眼轨迹控制技术是水平井钻井整套技术的关键环节,在分析元坝区块水平井施工难点的基础上,首先对入井工具、仪器、钻具组合及钻井参数进行了优选及优化分析,然后根据施工要求有针对性的提出了元坝超深水平井轨迹控制技术方案,包括超深水平井侧钻技术、造斜段井眼轨迹控制技术、超深水平井着陆控制技术、水平段轨迹控制技术等。在此基础上,优选出了适合元坝超深水平井的高温高压测量仪器,形成了超深井井眼轨迹控制技术及操作规程,提高了钻井效率。     

靖平2井钻井技术

靖平2井是长庆石油勘探局独立完成的第1口水平井,由于该井优化井身结构,简化施工程序,造斜点低,靶前距短,水平段长,施工难度大,因此采用了防斜快钻技术。详细介绍了靖平2井的地质情况与井眼轨迹设计,斜井段轨迹控制方面的难点、要求和措施,给出了取得的技术成果和几点建议。     

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??At present, the aeration-assisted cutting-carrying technology is faced with complexities in the drilling of CBM multi-branch horizontal wells. For example, the aerating pressure is hardly maintained, and the borehole instability may happen. In view of these prominent problems, the double casing & binary circulation hole cleaning technology suitable for CBM multi-branch horizontal wells was developed according to the Venturi principle by means of parasitic tube insufflation which is used for well control simulation system. Then, a multiphase flow finite element model was established for the fluid-cutting particle system in this drilling condition. This technology was tested in field. Double-casing cementing is adopted in this technology and a jet generator is installed at the bottom of the inner casing. In the process of drilling, the drilling fluid injected through double intermediate casing annulus is converted by the jet generator into a high-efficiency steering water jet, which, together with the water jet generated by the bit nozzle, increases the fluid returning rate in the inner annulus space. It is indicated from simulation results that the cutting-carrying effect is the best when the included angle between the nozzle of the jet generator and the vertical direction is 30°. Besides, the influential laws of cutting size, primary circulation volume, accessory circulation volume and drilling velocity on hole cleaning are figured out. It is concluded that this technology increases the flow rate of drilling fluid in annulus space, the returning rate of drilling fluid significantly and the cutting-carrying capacity. It is currently one of the effective hole cleaning technologies for CBM multi-branch horizontal wells where fresh water is taken as the drilling fluid.