樊庄区块煤层气羽状水平井钻井实践

山西沁水盆地樊庄区块的煤层具有埋深适中、厚度大、分布稳定、保存条件好、煤储层物性较好和含气量高等特点，如果利用常规直井开发，从提高裂缝导流能力、减少对煤层的伤害和降低单井钻井成本、扩大单井控制面积、提高单井产量等方面都达不到理想的效果。因此，采用羽状水平井开发是有必要的。通过对山西沁水樊庄区块地质特征的研究，得出了该区块满足羽状水平井钻井技术开发的结论，结合樊庄区块煤层气羽状水平井晋平井组钻井的现场实践研究，提出了煤层气羽状水平井的关键技术（井眼轨道控制技术、洞穴井交汇技术和沿煤层钻井井眼稳定性技术），并对其进行了相应的分析研究，研究成果对利用羽状水平井钻井技术开发煤层气具有一定的实际应用价值。     

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钻井关键技术研究

在分析中国煤层气藏具有低压、低渗、低饱和、构造煤发育以及非均质性强烈等地质特征的基础上，认为在我国用常规垂直井开发煤层气具有很大的地质局限性，进而提出用多分支水平井来提高煤层气单井产量和采出程度。结合沁水盆地6口成功井的实践，剖析了多分支水平井钻井的地质工作重点以及两井连通、井眼轨迹控制、井壁稳定控制技术等关键环节，指出采用多分支水平井开发煤层气是适合中国煤层气藏地质特点的最佳技术选择。     

大港定向井公司立志成为行业中的强者

大港油田定向井公司在国内外钻井市场上的知名度很高，力争成为定向井专用设备资源量较多的专业公司，把定向井、水平井的业务进一步做大、做强。在现有的专．用仪器配备的基础上，计划到2007—10将再次增强地质导向技术手段，新配置LWD23串、MWD40套，达到年创收25亿元业务规模的装备实力。自20世纪80年代末以来，该公司在国内外钻井市场上钻成功短、中、长曲率半径水平井近400口，拥有较完美的水平井技术体系，至今仍在国内外钻水平井市场上很活跃。2006年于冀东油田承钻高104-5P42井等多口高难度羽状水平井，由此带动羽状水平井综合录井业务拓宽市场，在山西寿阳煤层气田完成3口羽状水平井综合录并工作后，进而在议标中又获得4口羽状水平井综合录井工作量，且价格增加15％，得到市场认可。     

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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。     

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。     

沁水盆地羽状多分支水平井组压裂技术应用与研究

针对沁水盆地古交地区煤层气田具有低压、低含气饱和度和低渗透率的特征,且非均质性强,产量低的特点,对其开展羽状多分支水平井组压裂技术的应用与研究。煤层气羽状多分支水平井组是由多口水平井与1口或两口直井组成的新型水平连通井组,分支水平井与直井连通后,由水平井提供泄流通道,直井进行排采生产,具有增大有效供给范围、提高单井产量等优点。     

沁水盆地煤层气安全钻井工艺

在煤层气钻井过程中，经常出现煤岩坍塌、井漏、煤层气气侵等问题，极大地影响了钻井安全。为了减少钻井事故及井下复杂情况的发生，提高钻井速度，在调研了国内外煤层钻井的现场经验和资料的基础上，结合目前煤层气钻井技术的发展状况，以及华北石油管理局近年来40多口煤层气井的钻井实践，针对沁水盆地在煤层气钻井过程中产生的复杂问题，及对安全钻井影响较大的井漏、坍塌和低密度水泥浆固井等问题，做了一些研究和总结，并提出了相应的解决办法，为同类煤层气的开采提供了借鉴。     

沁水盆地煤层气提速钻井液体系设计与性能评价

由于山西沁水盆地地层的复杂性,常常钻遇易漏、易卡地层,钻井事故频发,会造成钻井周期长,钻井效益低,这极大地阻碍了中海油进军煤层气勘探开发的脚步。为解决煤层气钻井的提速增效问题,本文针对煤层气钻井的技术特点,根据现场钻井的地质、钻井资料的分析,首先对地区岩样进行了矿物成分与化学分析,以此为基础设计了两套煤层气提速钻井液体系配方,并进行了室内性能评价,最终获得了煤层气提速钻井液组成为絮凝剂、渗透剂、防泥包剂和抑制剂,优选出絮凝剂聚丙烯酰胺PLUS和聚铝PAC,渗透剂和防泥包剂JFC,抑制剂氯化钾,推荐煤层气提速钻井液配方为:配浆水+0.01%PAC+0.5%JFC+2%~3%KCl,此外通过防漏堵漏分析,针对沁水盆地渗透性漏失,推荐采用0.5%PLUS+3%~5%QWY来进行堵漏。上述技术成果在现场两口井进行了应用,取得了较好的提速效果。     

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。     

煤层气水平井与斜井连通技术应用

为减少对环境破坏及降低煤层气水平井投资成本,利用原有的压裂直井井场,再布置一口排采斜井,由水平井和排采斜井组成"U"型井组,因此需进行水平井和斜井连通技术研究及试验。水平井与斜井连通技术是为了满足煤层气新井型而形成的创新型连通技术,在山西沁水盆地煤层气水平井组中开展了连通技术的先导试验,取得了成功,形成了相关的配套技术。结合山西煤层气新井型的设计,介绍了水平井与斜井连通技术配套设备和华北油田煤层气现场应用情况。     

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。     

国内羽状水平井增加迅速

山西煤层气田已有6口羽状水平井成功完钻，单井水平分支达到10～13支，目前攀平1—1羽状水平井正顺利钻进。特别是油气藏开发中的羽状水平井正在迅速增多，冀东油田已拥有高104—5P42井等多口羽状水平井；克拉玛依油田bHW01Z羽状水平井在百重7井区内成功完钻；中石化大牛气田的首口羽状水平井——DF1井顺利开钻；胜利油田的CB26B一支P1羽状水平井顺利完钻，获得原油产量100t／d，为邻近油井的3．3倍，经济效益显著，     

中国中阶煤和高阶煤的储层特性及提高单井产量主要对策

中国山西河东地区中阶煤储层的含气量比较低、含气饱和度低，而储层渗透性好，储层能量比较大；山西沁水盆地南部高阶煤储层的含气饱和度比较低，渗透率小，储层能量低。文章针对这些特点，进行了精细的地质对比研究，提出了提高气产量的对策。认为最大限度地降低储层的废弃压力可提高采收率；应通过改善钻井液、采用欠平衡钻井和羽状水平井钻井技术，最大限度地降低钻井工程对煤层气储层造成的伤害；同时还要利用合理的固井程序和水泥浆、套管射孔完井技术和压裂技术；通过排水降压提高有效压差及注入CO₂来达到加快煤层气解吸和提高解吸量的目的。实践表明，该技术对提高单井气产量意义重大。     

煤层气高效开发技术

煤层气储层与常规油气储层具有极大的差异性，其产出特点也不同，常规油气开发技术已明显不适用于煤层气开发。本文从煤层物性的特殊性和保护煤层的角度出发，指出我国煤层气开发的难点；根据我国煤层特点研究分析了煤层气泡沫钻井、波动水力压裂和定向羽状水平井技术的适用性，并对定向羽状水平井技术在沁水煤层气田开发中应用的可行性进行了论述。这些技术对我国煤层气的商业开发具有重要的指导作用。     

沁水盆地煤层气地面工艺技术

沁水盆地煤层气资源丰富，其开发和利用具有重要意义。针对沁水盆地煤层气田低渗、低压、低产等特点，介绍了适用于沁水盆地煤层气田地面建设的“低压集气、单井简易计量、多井单管串接、二次增压、集中处理”等一系列集输新工艺技术，以便为今后煤层气的工业化开发和建设提供有益的借鉴。     

沁水煤层气田成藏条件及勘探开发关键技术

沁水盆地历经了油气普查和煤层气勘探开发2个阶段（共60余年）的探索，现已成为中国最大的煤层气产业化基地，也是世界上高煤阶含煤盆地煤层气成功实现商业化的典范。尽管高煤阶煤层气田具有低压力、低渗透率、低饱和度、非均质性强的"三低一强"特征，但勘探实践和研究表明，沁水盆地煤层气成藏条件优越，主力产层太原组15#煤层和山西组3#煤层为陆表海碳酸盐台地沉积体系及陆表海浅水三角洲沉积体系，煤层厚度大、多由腐殖煤类构成，主要含镜质组。受燕山期构造热事件影响，煤层煤阶高、吸附能力强、含气量大。煤层气成藏经历了两次生烃、气体相态转化和水动力控制顶、底板封闭的3个阶段。针对沁水盆地地形及高煤阶特征，形成了山地地震采集、处理和解释技术，丛式井钻完井技术，"复合V型"为主的多水平井钻完井技术，解堵性二次压裂增产技术，高煤阶煤层气排采控制工艺，煤层气集输技术等一系列关键勘探开发技术，有效支撑了沁水盆地高煤阶煤层气的规模开发和工业化发展。     

中5-平615阶梯式调整水平井钻井技术

中5-平615井是孤岛油田的一口调整水平井，井身剖面采用国内外罕见的上阶梯式，施工难度很大。施工中运用了调整井技术、水平井井眼轨迹控制技术、FEWD地质导向钻井技术，钻井施工安全无事故，累计钻开油层370m，满足了地质开发要求。本井的成功施工，为该地区薄油层调整水平井积累了宝贵的经验。文中介绍了该井的施工技术。     

高煤阶煤层气开发工程技术的不适应性及解决思路

为了解决煤层气开发普遍存在的区域储层变化复杂、不同地区工程技术的适应性差异大等问题,基于沁水盆地高煤阶储层的横向变化特征,分析研究了以往煤层气开发中工程技术的应用效果,结合大量室内实验及现场实践,提出了一整套以疏导式开发理念为核心的煤层气开发工程技术思路,形成了以可控水平井和疏通式煤层改造工艺为主体的技术系列。现场应用效果良好,可控水平井钻井周期缩短20%~30%,钻井成本降低30%~50%,直井疏通式改造平均单井日产气增加大于500 m3/ d,有效提高了煤层气开采效益,为今后煤层气高效开发提供了理论与技术支撑。     

山西ZP02-1H井煤层气定向钻井工艺

山西ZP02-1H井是在沁水煤层气田郑庄区块内进行煤层气开发的众多多分支水平井的先导试验井,具有钻井难度大,钻井风险大,定向钻井工艺难,对无线随钻MWD要求高等诸多特点,但通过采取多种针对性的技术措施,确保了该井定向钻井施工任务的顺利完成。研制成功了HL-MWD防脱键技术,介绍了山西ZP02-1H井定向施工工艺,分析了无线随钻MWD在煤层气钻井中的注意事项,提出了解决方案,对无线随钻仪器在煤层气将来的施工具有一定的参考意义。