煤层气开采定向羽状水平井井身结构优化

井的总长度相同,不同方式的主支、分支排列会得到不同的开采效果,一般说来,在同样区域范围内,呈对称、发散状均匀分布的多个主支比单一主支开采的效果要好.当主支和分支排列方式相同时,考虑分支间距的影响,若从哪种井网井距方案能获得最高平均日产量或总产量来衡量,存在最佳的分支间距.对纵向非均质韵律性地层,羽状水平井垂向上的位置会影响开采的效果.对正韵律地层井的垂向位置在整个煤层的下部效果更好,对反韵律地层井的垂向位置在上部效果更好.     

煤层气水平羽状分支井的综合录井

利用水平羽状分支井来开发利用煤层气，是一项新的钻探技术，它有别水平钻井,有其独特性。在录井过程中既存在常规煤层气井的共性问题，又有在分支钻进过程中确保井眼轨迹符合设计要求的问题，同时还存在样品气基值不稳定的问题。如何确保地质录井取得完整资料，顺利解决上述问题，是录井技术人具面临的崭新课题。介绍了煤层气水平羽状分支井的基本录井方法，并针对施工过程中存在的问题，寻找出有效的解决办法．为应对新的钻探技术下的录井难题提供借借鉴。     

定向羽状分支水平井开发煤层气现状及发展趋势

煤层气定向羽状分支水平井技术是目前煤层气工业中一种改造煤层气井开发效果的新技术．受到各国煤层气公司的重视与青睐。文中概述了羽状分支水平井的发展现状．通过其有利的应用地质条件的分析．得出其今后的发展趋势是进一步对羽状分支水平井的地质设计与数值模拟研究。     

考虑启动压力梯度的煤层气羽状水平井开采数值模拟

建立了对非均质各向异性双重介质煤层气进行定向羽状水平井开采的数学模型.模型中考虑了与气体吸附、解吸和扩散相耦合的三维气、水两相渗流以及储层的压力敏感性和煤层本身所具有的低渗透特性,即低渗透地层启动压力梯度的影响,同时还考虑了井筒内的压降损失.利用有限差分法对数学模型进行了数值求解,完成了煤层气定向羽状水平井开采的数值模拟,并着重分析了启动压力梯度对模拟产量的影响.计算结果表明,利用定向羽状水平井能够大幅度提高低渗透煤层气的开采效率.启动压力梯度的存在会使煤层中羽状水平井的降压效果变差,从而减少煤层气的产量.     

煤层气羽状水平井井身结构优化设计

为了优质、快速、低成本地完成羽状水平井钻井作业,最大限度地提高羽状水平井单井产量,需要进行钻前井位优选及井身结构优化设计研究。结合沁水盆地南部地区地质特征,分析了影响羽状水平井单井产量的地质因素,指出了断层、陷落柱等破碎地层对煤层气开发和钻井工程的影响;同时,对羽状水平井的主要井身结构参数进行了数模优化,得到了2主支6分支井型的最优井身结构:主支夹角12~18°,主分支夹角39~50°,分支间距150m,水平段进尺4500~5000m。研究结果已在沁南煤层气开发中应用并取得较好的效果。     

煤层气水平井钻井液优化技术探讨

煤层气多分支水平井具有单井产量高、生产周期短、采收率高、生产井场占地面积小的特点,但我国煤层地质条件较为复杂,开采问题的关键是煤层钻井井壁稳定。实验室内在水包油钻井液体系中加入不同种类和用量的乳化剂、油水比和增黏剂以及不同种类和用量降滤失剂和流变性调节剂并对其进行优选,并优选出了油水比分别为4:6、5:5和6:4的水包柴油钻井液配方和油水比为4:6的水包原油钻井液配方。该低固相水包油钻井液具有密度低、润清性好、滤失量低、稳定性好等特点,且具有良好的抗阻、抗污染能力,配制简单,密度和流变性易于控制。     

煤层气定向羽状水平井开采数学模型的建立

通过对煤层气定向羽状水平井开采方式进行分析,结合煤层气在煤层中的吸附解析及渗流特征,得到了在孔隙—裂缝双重介质下煤层气和水在煤层中的流动方程,建立了孔隙度和渗透率随压力变化的压力敏感性数学模型,为进一步研究煤层气羽状水平井的增产机理提供了数学基础。     

煤层气多分支水平井分支结构参数优化

多分支水平井是一项高效的煤层气开采技术,选择合适的分支结构参数对于获取理想产气量至关重要。利用数值模拟方法,在分析布井方位、分支数目、分支长度及分支角度对产气量影响的基础上,对煤层气多分支水平井布井方位及结构参数进行了优化研究。结果表明,分支数目和分支角度不是越大越好,均存在一个极限值,该值可通过钻井、完井成本来确定。在渗透率各向同性与各向异性的储层中,分支角度对多分支水平井产气量的影响有所不同。当渗透率各向同性时,将分支角度设计为45°～60°;当渗透率各向异性时,将分支角度设计为45°左右,多分支水平井均能获得比较理想的产气量。部署分支井方位时要尽量使各分支呈均匀的发散状,当渗透率各向异性程度较严重时,尽量使井筒与主渗透率方向成一定的夹角。     

煤层气羽状分支井定向钻进煤层预测、轨迹控制与完井技术

沁水盆地煤岩具有特殊的双重孔隙结构,其孔隙系统复杂,呈现多裂缝特征,同时具有低压、低孔、低渗、低强度的特点。通过对泌水盆地煤层物理特征及其羽状分支井井身结构分析,介绍了煤层气羽状分支井轨迹类型以及煤层预测井眼轨迹控制方法,指出沁水盆地煤层气羽状分支井主要是双主水平井眼结构,通过实时跟踪不同钻进煤层状态下随钻录井的显示情况,可以帮助识别煤层、预测井眼轨迹的方向。该煤层气羽状分支井通常采用裸眼完井,应采取多种方法减少钻井、完井对煤层的伤害。     

煤层气多分支水平井井身结构优化

煤层气多分支水平井能有效增加控制面积,降低表皮因数,其井身结构优化对获得最经济有效的产能至关重要。为此,分析了煤层倾角、储层保护和井身结构对煤层气水平井产能的影响。采用数值模拟的方法,以沁水盆地南部某区块3#煤层为例,对多分支水平井的井身结构参数进行优化。优化结果表明:主支走向对产能影响较大,适宜的方向为垂直主渗透率方向;产能随着主支长度和分支长度的增加而增加,结合经济性和增产效果,主支长度宜控制在900~1 300 m之间,分支长度宜控制在250~400 m之间;分支间距和主分支夹角在一定程度上影响产能,分支间距宜控制在200~300 m之间,主支和分支夹角宜控制在36°~53°之间。研究结果可为煤层气多分支水平井的井身结构设计提供参考。     

煤层气欠平衡钻井环空注气工艺优化

充气欠平衡钻井技术是目前煤层气钻井中减少煤储集层伤害、保护煤储集层最常用的措施之一.针对煤层气羽状水平井充气欠平衡钻井技术特征,优选了水平及竖直井筒内多相流动压降计算模型,确立了井底欠压值的求解方法,给出了求解的计算流程.根据沁水盆地煤层气田某羽状水平井实际资料,通过对不同注气压力、不同注气量以及不同钻井液排量条件下井底欠压值的计算和分析得出:当环空注气压力一定时,井底欠压值随钻井液排量的增大而单调递增,且环空注气量越大,井底欠压值越小;在最佳环空注气压力条件下,当钻井液排量一定时,井底欠压值随着环空注气量的增大而单调递减,当环空注气量一定时,井底欠压值随着钻井液排量的增大而增大.利用该计算模型和计算方法,结合现场欠平衡钻井工程要求.可以优化出最佳的环空注气工艺参数.     

安塞低渗油田水平多分支井钻井技术

针对安塞油田低渗透油藏地质特征,结合分支井开发方式的适应性及其技术特点,通过对分支井井身结构优化、钻头选型、轨迹控制、分支井眼侧钻、地质导向、摩阻扭矩分析等技术的研究和应用,成功完成了安塞油田第1口水平多分支井-杏平1井。该井完钻井深5068 m,水平位移1574.22 m,主水平段长1203 m,水垂深比1.16。在只能使用常规钻井设备及导向工具等难题下,成功采用低边侧钻技术在主水平段内侧钻了7个分支井眼,分支井眼总长2300m,累计打开目的储层3503 m,并实现了多次重入钻井,初步形成了适合安塞油田地质特点的分支井钻井技术。     

薄油层羽翅型水平分支井钻井技术

为提高复杂小断块薄油藏的开发效果,降低综合开发成本,江苏油田实施了第一口羽翅型水平分支井——H88ZP1井。针对该井的技术难点,重点介绍了分支井眼优化设计、侧钻提前量、悬空侧钻、轨迹控制、油气层保护及完井等技术。H88ZP1井累计钻获油、干层430m,初期自喷日产30t,是生产同层的常规井产量的8倍以上。该井的成功实施为今后水平分支井在同类薄油藏的推广应用提供了有益的借鉴。     

水平井与直井交错井网优化方法

采用拟三维思想，利用保角变换方法，推导出一排水平井的平面势分布，在此基础上利用势叠加原理给出了水平井与直井交错注采井网条件下的产量公式。理论分析表明，该公式更适合于面积井网条件下水平井产能的计算。利用推导的水平井产能公式，引入2个重要的无因次量(水平井无因次长度和井网形状因子)对交错注采井网进行优化分析，得到在不同的井网面积条件下的水平井无因次长度与井网最优形状因子的关系式。结果表明，井网最优形状因子仅取决于水平井的无因次长度，而油层厚度和井网面积对其影响很小。在此基础上提出了不同条件下水平井井网的优化设计方法，为水平井在油田开发中的应用，特别是开发方案的设计提供了理论基础。图4参12     

水平井与分支水平井产能公式的一致性分析

分析了水平井的4个典型产能公式和分支水平井的7个典型产能公式。对比发现,水平井与分支水平井的产能公式在数学上是严格一致的。这种一致性表现在,齐成伟分支水平井产能公式可以退化为其余10个产能公式。由此简化了纷繁复杂的产能公式,得到了最完善的公式。该项产能公式的归一化处理为以后的研究者提高了工作效率,节省了宝贵时间。     

Productivity control factors and extraction practice of coalbed methane horizontal well

为了揭示煤层气水平井产能控制因素,采用理论分析方法分析了临界解吸压力、含气饱和度及渗透率对水平井产能的控制作用。通过山西沁水盆地南部水平井排采实践,提出了三段式管理井底压力的排采方法,即将排采制度分为井底压力大于临界解吸压力阶段、介于临界解吸压力至0．5倍,I盏界解吸压力阶段、小于0．5倍临界解吸压力阶段分别制定降压幅度。井底压力控制遵循：第l阶段落实地层供液能力,降液幅度小于3m／d;第2阶段缓慢提产,落实煤层气井产气能力,降液幅度为1rn／d;第3阶段稳定配产,维持井底压力,产气量出现下降时缓慢降液,降液幅度为0．5m／d。结果表明：三段式管理井底压力的排采方法有利于区域压降扩展和充分释放煤层气井产能。     

多分支三维水平井轨迹设计

针对分支井的三维轨迹特性,采用空间解析几何的方法建立了三维空间斜平面内水平井轨迹设计计算模型,根据推导出的轨迹设计模型编制了轨迹设计软件,该软件可以计算出轨迹设计的分段数据.经过测试,该轨迹设计软件计算出了预期的数据,这些结果为可视化三维轨迹设计提供了数据支持.同时该研究成果也可广泛应用于分支井、定向井、水平井、以及大位移井的设计计算.     

多分支水平井产能敏感性分析

多分支水平井是开发低渗透油气藏的重要手段.结合目前先进的多分支水平井半解析产能预测模型,对影响多分支水平井产能的重要油藏因素和井型参数进行了敏感性分析.研究结果表明:油藏供给边界性质及主井筒的展布方位会对多分支水平井产能产生很大影响,其中四周定压油藏边界的影响最明显;在断块油藏中,应将多分支水平井布于油藏中部,根据多分支水平井的泄油面积来确定井网密度.分支长度、分支数目、分支角度是影响多分支水平井产能的重要井型参数,应选择尽可能大的分支长度,三分支以上的分支数目和不小于30°的分支角度.