煤层气仿树形水平井的探索与实践

多分支水平井是目前煤层气开发的主要井型之一,传统的煤层气多分支水平井主支、分支追求最大限度穿越煤层,其结果可能是煤层垮塌,进尺达不到设计要求,主支不可监测、不可重入、不可冲洗。为此,提出了"主支疏通、分支控面、脉支增产"的仿树形水平井设计理念,将多分支水平井的主支建在稳定的煤层顶板或底板上,分支由主支侧钻进入煤层,再从分支侧钻若干脉支。一个主支与若干分支以及每个分支上的若干脉支,构成了主支长期稳定并可监测和重入维护的仿树形多分支水平井。已在山西沁水盆地成功钻成了该类井型,试验井ZS1平-5H井主支全部在煤层顶板泥岩内,该井顺利完成1个主支、13个分支、26个脉支的钻进工作,总进尺12 288m,见煤后总进尺9 512m,纯煤进尺9 408m,实现了单井万米进尺无事故,并成功实现了主支洗井,为我国煤层气高效开发提供了一种新的井型。     

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。     

岚M1-1煤层气多分支水平井充气钻井技术

为开采煤层气提高煤气产量,设计钻探了岚M1-1煤层气多分支水平井,该井煤层气储量大,埋深在900 m处左右。钻进时,先钻一口直井并在煤层段造洞穴,在距200 m处钻一口水平井,水平段连通洞穴,再在水平段上对称侧钻出10个分支井眼。钻进中,采用欠平衡钻井技术,直井眼充气,钻井液与气体在洞穴处混合,形成负压钻井。直井和水平井的上直段采用钟摆钻具组合。水平井的主井眼和分支井眼均采用导向钻具组合、无线测量技术,井壁稳定技术采用高黏度钻井液。造洞穴采用液压伸臂式扩眼器,水平井上直井段500 m处打悬塞,直井洞穴上部悬挂?127 mm割孔尾管进行完井。结果为,总进尺7993 m,生产时效100%,全井组平均机械转速8.69 m/h,锻铣造洞穴成功率100%,水平井与洞穴直井一次连通,悬空侧钻分支一次成功率100%,电测一次成功率100%,完井一次成功率100%。结果表明,岚M1-1多分支水平井工艺技术先进,10个分支数量在国内最多,控制面积在国内最大,为今后国内煤层气井钻进技术提供了宝贵的经验。     

煤层气多分支水平井分支井眼重入筛管完井技术

为了解决煤层气多分支水平井分支井眼因重入困难、不能下入筛管、无法实现筛管完井的问题,研制了空心结构的筛管完井重入引导工具,优选了煤层气多分支水平井完井方式,给出了分支井眼重入筛管完井施工步骤,形成了煤层气多分支水平井分支井眼重入筛管完井技术。该技术在沁试12平1井的现场试验结果表明,对比重入引导工具与钻进时MWD测得的井眼轨迹数据可判断是否重入成功,筛管能顺利通过筛管完井重入引导工具下至分支井眼,实现分支井眼筛管完井。研究结果表明,煤层气多分支水平井分支井眼重入筛管完井技术,解决了煤层气水平井分支井眼无法重入、不能实现筛管完井的问题。      

杏平1鱼骨状水平分支井钻井试验

杏平1井是集团公司2006年在安塞油田部署的一口重点试验井，钻井中形成了7个鱼骨状水平分支，累计钻井总进尺5068m，主水平段长1206m，目的油层内水平钻进总进尺3503m，首次突破了水平段1200m的长庆钻井记录，水平位移与垂深之比达到了1：1，16，多项指标达到全国领先水平，实现了主水平井眼及鱼骨状分支井眼重入等多项新技术，钻井实验取得了圆满成功。     

五级分支井技术在河3-支平1井的应用（） 引用格式:聂云飞，吴仲华，张辉，等.五级分支井技术在河3-支平1井的应用［J］.石油钻采工艺，2012，34（2）:13-16.

河3-支平1井为双分支水平井,钻探目的是利用分支水平井技术完善区块开发效果。采用了主套管窗口液力密封技术,通过在主套管内开窗后,主井眼内下入母板,分支井眼内下入分支井眼连接器,并通过分支井眼连接器上的密封实现了窗口连接处的液力密封性能,同时实现了后期投产施工时分支井眼的选择性再进入。河3-支平1井达到了五级分支井完井水平,满足了该区块的开发需要。     

水平分支井技术在营451-支平1井的应用

营451—支平1分支水平井是胜利油田完成的第2口陆上分支水平井,采用筛管完井技术,该井的成功钻探为同类型井的施工奠定了良好的基础。     

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。     

国内首口双主眼11分支鱼骨水平井边台-H3Z井顺利完井

2008年7月28日，国内首口双主眼11分支鱼骨水平井边台-H3Z井顺利完井。该井于2008年1月26日开钻，钻井周期171d，比预期提前45d，2个主眼的完钻井深分别为3248m和3110m。全井总进尺6658m。该井在2个水平主眼内钻成11个分支井眼。施工工艺为国内首创；产层水平段总进尺4885m。为全国第一；第2个主眼的第2分支单支进尺224m，是国内目前鱼骨水平井所有分支中最长的一个。     

边台-H21井分支水平井钻、完井技术

分支井技术在大幅度提高油气开采效率及降低油藏开采费用等方面所具有的无可比拟的优势。边台-H21井是一口双分支鱼骨水平井,该井成功运用了分支井技术、欠平衡水基微泡沫钻井液技术等多项技术。     

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。     

世界最深煤层多分支水平井完钻

中国石油勘探开发研究院廊坊分院煤层气项目经理部与奥瑞安国际能源公司在山西省娄烦县宁武盆地南部，完钻一口目前世界煤层埋藏最深的多分支水平井—武M-1井，该井井深为900m，在煤层主水平井眼中向两侧共钻水平分支10个，总进尺7993m。钻进中在直井钻穴、两井对接、穿越断层、主井眼分支及欠平衡钻进等方面都取得圆满成功。     

煤层气排采中的“灰堵”问题应对技术——以沁水盆地多分支水平井为例

煤层的性质决定了煤层气在排水采气过程中"出灰"(产出煤粉)是一种必然现象,在煤层气低能量开采及关井后再次开井条件下,煤粉的产出对产能的负面影响是不可逆转的。为此,通过分析山西沁水盆地煤层气排采特征以及该区多分支水平井实钻井眼轨迹特征,找出了多分支水平井产气量达不到预期目标,以及关井实施维护性作业后难以恢复到关井前产量的2个原因:煤粉沉积堵塞了储层的运移通道,水平井段的波谷处形成的地层水和煤粉沉积加大了气体流向井底的阻力。进而提出了应对"灰堵"问题的关键技术:①煤层气水平井的井眼轨迹应在保证一定煤层钻遇率的前提下,以井眼光滑、总体上倾为原则,避免出现"波浪状"井眼;②排采井洞穴具有"沉沙"功能,便于气、液、固三相分离,是煤层气多分支水平井不可或缺的重要组成部分;③主支在稳定的煤层顶板或底板的仿树形水平井为疏灰提供了稳定的洗井通道。该研究成果为解决煤层气排水采气过程中的排灰问题提供了有益的尝试。     

沾18块Ng下1砂组稠油热采鱼骨状分支水平井优化研究

根据沾18块的地质条件建立了三维网格模型,采用CMG热采软件的STARS模块对沾18-支平1井的主支长度、分支数、分支角度、分支长度、纵向位置、注采参数等进行了优化研究,确定的最佳优化结果是:主支长度450m,分支数4个,分支夹角20°～30°,分支长度100～130m,纵向上位于油层中部,注汽强度7.5～10t/m,最大排液量100～120t/d。预测沾18-支平1井比常规水平井提高采收率2.6%。     

国内首口页岩气水平井完井

近日,中石油下属的川庆钻探川东钻探公司50506队承钻的国内第一口页岩气水平井——威201-H1井,成功将油层套管下至目的层位,顺利完井。据悉,威201-H1井位于四川盆地威远构造上,全井水平段长1 079 m。这口井设计井深3 032 m,2011年1月10日开钻,2月13日钻至2 823.48 m完钻,用时34 d。     

复杂结构井试井技术在海上油气田中的应用

传统试井技术很难应用到以水平井和多分支井为主的复杂结构井。为建立复杂结构井试井理论,利用源函数、Green函数、叠加原理、离散化机理等方法展开了渗流数学模型建立、试井曲线和不稳态压力特征分析等复杂结构井试井技术的研究。结果表明,多分支井展现出5个流动特征期,其中早期纯井储控制期、线性流期特征和晚期拟径向流期与水平井相似,增加分支干扰过渡期,其主要受分支间距影响。将复杂结构井试井技术应用于海上油气田的生产实际,特别是水平井和多分支井能够极大地降低油气藏开采的综合成本,在海上油气田得到广泛的应用。     

超短半径侧钻分支水平井曙1-23-0370CH井设计与施工

曙1-23-0370CH井是辽河油田第1口超短半径侧钻分支水平井,设计、实施的主要目的是运用超短半径侧钻技术恢复老井产能,挖掘大凌河油层潜力.针对油层特点及采油要求对曙1-23-0370CH井井身结构和井眼轨迹、钻进参数、施工步骤等进行了优化设计,设计分支井眼轨迹狗腿度最大为18.62(°)/m,在5.7 m的轨迹长度内实现从开窗到水平钻进.现场严格按照设计要求施工,运用柔性钻具及喷射钻具组合实现造斜段和水平段钻进;运用筛管和喷射钻具同步下入技术实现了钻进和完井一次完成,最终顺利完成了钻探目的.曙1-23-0370CH井的成功设计、实施对超短半径分支侧钻水平井钻井技术在辽河油田的应用具有重要指导意义.     

分支水平井完井设计与实践

在介绍分支井完井TAML分级情况及完井设计原则的基础上。详细介绍了塑性水泥固井技术在两口分支水平井中的应用情况,以梁46-支平1井为例,分析了分支井完井应注意的问题,对进一步推广应用分支井技术及提高分支井固井质量具有重要意义。     

分支井钻井技术在新疆陆梁油田的试验和应用

分支井钻井技术作为水平井技术的延伸和发展,其在降低钻井成本、解决特殊油藏开采问题以及提高新老油田采收率方面产生的显著作用和经济效益已经得到普遍的认可。详细介绍了新疆克拉玛依油田第一口TAML4级完井的LUHW301Z双分支水平井分支井在主井眼钻进、主井眼完井、Φ244.5mm技套开窗、分支井眼钻进、完井、主副井眼完井作业时作业管柱的选择性重入等施工过程。     

海上边底水气藏多分支井开发实践

海上A气田存在储量丰度低、测试无阻流量低及边底水发育等特征,以常规井网进行开发经济效益较差。在开发方案编制中,国内海上气田首次提出应用多分支井开发的新思路,优化得到一套水平井与多分支井相结合开发的开发井网。多分支井开发海上气田的尝试有效地降低了该气田的开发井数,推动了开发方案的实施。开发方案编制中以数值模拟为手段,对开发井型、井数进行论证,对水平段长度、开发井纵向位置及分支角度等进行了优化。基于优化结果,实施的多分支井在4年的生产实践中表明:①根据A气田地质特点,水平井及多分支井主支长度在800～1 000 m,分支与主支角度以30°为佳;②A气田的生产实践表明,多分支井部署在气田中上部生产,可以较好地保持低水气比生产,延缓水锥,保障气田稳产;③多分支井提高产能效果明显,生产实践证实其产能可达定向井的3～6倍,初步测算投入产出比可达到定向井的2～4倍。