煤层气U型对接井施工关键技术探讨

煤层气地面排采先后经历了常规直井、常规定向井、U型井以及羽状分支井等阶段,其中U型井具有同步排采,占地少、最大限度沟通煤层裂隙等优点而逐渐成为当今煤层气地面排采的新宠。以YQ01井组为例,对U型对接井施工中难点问题进行梳理,提出了各主要施工阶段需要注意事项及技术措施,解决了井眼轨迹控制难、复杂情况高发、水平井与直井连通精度高等问题。节省了钻井成本,为后续煤层气U型对接井施工提供了技术借鉴。     

煤矿井下远端水平对接钻孔钻进技术应用

为了提高地面煤层气井组抽采效率,通过对煤矿井下远端水平对接钻孔的结构设计、钻孔轨迹控制技术及对接工艺技术等施工技术进行研究,利用泥浆脉冲无线随钻测量复合定向钻进技术和主动磁测距技术来实现钻孔轨迹控制、精准对接贯通。结合保德煤矿生产需要施工完成一个主孔孔深为1 544 m远端水平对接钻孔,该钻孔成功与地面U型井组直井洞穴顺利连通,首次实现煤矿井下水平定向长钻孔与地面直井远端对接连通,平均日产气量超过3 000 m~3。结果表明,主动磁测距技术可以有效的降低定向钻孔轨迹测量累积误差、消除靶点标定误差,实现精确中靶。井下远端水平对接钻孔与地面U型井组直井成功贯通为煤矿区井下和地面井组抽采系统构建了连通通道,降低了煤矿区域瓦斯排采成本,为井下、地面立体式联合抽采模式的应用提供了技术支持。     

构造煤U型对接井水平段钻井技术

煤层气是一种非常规天然气资源,传统的煤层气开采方式为地面直井排水降压开采,但这种方式开采煤层气单井产量低、经济效益比较差。U型对接井是一种煤层气开采钻井技术,是由一口直井和一口水平井对接组成,水平井可以在煤层或煤层顶底板与直井连通,目前大多数水平井沿着煤层钻进。煤层气水平井是一种成本不是很高但增产效果非常好的技术,已经越来越多地应用于煤层气的开采。文中主要介绍U型对接井构造煤水平段钻井技术,此地煤层结构形成了局部的碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤等构造分层,煤层稳定性较差。在该地质条件下U型对接井钻完井取得成功,对进一步丰富煤层气开发技术和推动高、中、低煤阶煤层气的全面开发,具有非常重要的意义。     

煤层气开发技术综述

目前国内外煤层气开发技术主要包括钻井技术(定向羽状分支水平井钻井技术和空气欠平衡钻井技术)、完井技术(裸眼洞穴完井和套管射孔压裂完井)以及排采技术(有杆抽油泵技术、螺杆泵技术和潜油电泵技术)。在国内煤层气研究开发中仍存在如基础研究薄弱,没有形成从钻井、完井、生产到集输一体化的煤层气生产规模,中央企业和地方企业之间的资料和技术不共享,设备利用率低等诸多问题。定向羽状水平井、空气钻井技术、洞穴完井技术和压裂技术是当前煤层气开发技术的发展趋势,但必须加以改进使之成为适宜中国煤层气储层条件的技术。     

武M1-1煤层气多分支水平井钻井工艺初探

武M1-1井是中石油第1口煤层气多分支水平井。本文概括了武M1-1井钻井工艺的特点和成功的经验,深入剖析了钻井工艺中的不足,主要包括井身剖面设计与轨迹控制、井下摩阻/扭矩预测与控制、水平井与洞穴井对接、煤层井壁稳定性分析和井眼清洁等工艺。      

沁水盆地南部煤层气直井合层排采产气效果数值模拟

随着煤层气勘探开发的深入,多煤层合层排采受到广泛关注。合层排采管控工艺是确保煤层气合采井高产稳产的关键,而多煤层组合条件下复杂的地质条件增加了合层排采管控的难度。数值模拟技术是研究煤层气井合层排采管控工艺的有效手段,科学、可靠的模拟结果可为合采井排采管控提供依据。考虑温度效应、煤基质收缩效应、有效应力作用对煤层流体运移规律以及渗透率等煤层物性参数的影响,建立煤层气直井合层排采生产动态过程多物理场耦合数学模型,并进行有限元法的多物理场耦合求解。通过对沁水盆地南部郑庄区块煤层气合采井组的模拟,探讨不同排采速率下煤层气直井合层排采产气效果及渗透率等煤层物性参数动态演化特征,提出煤层气直井合层排采工程建议。模拟结果显示,郑庄区块3号、15号煤层整体含气量较高,煤层气合采井组具有较大增产潜力,提高排采速率对提高煤层气采收率的效果不显著;排采过程中,煤基质收缩效应对渗透率的影响强于有效应力作用,是提高煤层气井排采速率的保障,在确保排采速率不超过煤层渗流能力上限的基础上,适当提高排采速率可实现煤层气井增产。基于模拟结果,建议排采速率的调整以控制动液面或液柱压力为主;以3号、15号煤层气合采井增产为目标,产水阶段和憋压阶段,郑庄区块煤层气直井合层排采速率以液柱压力降幅0.12~0.20 MPa/d或动液面降幅12~20 m/d为宜,既可实现煤层气增产,又可避免储层伤害。      

倾斜煤层中不同倾向多分支井产能预测模型

煤层气分支井产能预测对区块优选、经济评价和排采生产管理等都具有重要的指导意义。根据多分支井在倾斜煤层不同钻进方式引起的分支井段及末端压降特点,回避煤层气从基质、裂隙系统运移的复杂过程,结合达西定律,分别建立了下倾钻进和上覆钻进两种方式下分支井段内与末端的压降模型、解吸半径模型和产气量预测模型。计算结果表明:这些模型能较准确地预测多分支井产能趋势,且方法简便、快捷,对现场排采工作制度具有一定指导作用。      

多分支水平对接井技术在土耳其天然碱溶采中的应用

多分支井钻井技术是水平井技术的延伸和发展,是一种提高采收率及提高油气开采经济效益的技术手段,该技术已被广泛应用到油气田开发,但是用于开采可溶性矿产方面还不很常见。本文以土耳其卡赞天然碱溶采工程中的H032井为例,介绍了该技术在天然碱水溶开采中的应用。通过定向钻井技术,在一口主井中分支出2条平行井眼,分别与2口直井对接连通,形成2条采矿通道。在分析碱矿开采中应用多分支水平对接井技术施工难点的基础上,重点介绍了分支井钻井工艺技术,包括井身结构设计及优化、悬空分支技术、钻头及钻具组合设计及优化、钻井液设计等。     

土耳其卡赞碱矿对接井水溶开采技术创新综述

土耳其卡赞碱矿钻井项目主要利用高精度中靶技术使定向水平井与垂直井在碱层中对接后进行水溶开采的方法。该项目通过长期大量的钻井工作,在已有的钻井技术与地质条件基础上,改进完善了与地层相适应的钻井技术,建立了矿区三维地质模型,设计应用了水平分支对接井,优化了钻井轨迹设计,建立起非矿层与矿层的基准物探测井响应曲线,探索出矿区地层致斜机理及相应钻井防斜措施,研究并应用了各种井底钻具组合与设备,采用了提高水平钻井轨迹控制精度的技术方法。上述多种水溶采矿钻井技术创新措施的应用,提高了矿山规划能力、降低了施工成本、提高了资源回采率、缩短了施工工期、降低了劳动强度、提高了钻进效率、减少了施工用地以及对环境的破坏。可为天然碱矿及可溶性矿产的整体矿山规划,以及钻井水溶采矿技术的提高提供借鉴。     

煤层气井监控系统建设方案及其应用

在煤层气开发信息化建设的基础上,对煤层气井监控系统建设方案进行了全面总结。本方案结合韩城地区煤层气开发,研究形成了一套煤层气排采制度;提出了直井、水平井定量化排采与自动调控的主要技术参数和相关工艺流程。另外,在充分调研分析现有相关技术的基础上,研发出煤层气排采生产自动控制技术,包括远程排采信息采集技术、信息传输与通信技术、定量化分析方法、自动调控技术、配套软件和调控规范等。应用结果表明,煤层气井监控系统建设方案可满足国内煤层气井排采的需求。      

煤层气多分支水平井井眼轨道优化设计模型

煤储层具有低压低渗特征,致使煤层气开发困难,单井产量低;而多分支水平井能显著增﹑加井筒与煤层的接触面积,提高单井产量,缩短经济回收期。为此,提出了煤层气多分支水平井井眼轨道优化设计准则和主水平井方位的选择方法,建立了煤层侧钻水平井井眼轨道优化设计模型,并将该模型用于鄂尔多斯盆地2号和10号煤层的煤层气多分支水平井井眼轨道优化设计。结果表明,该模型实现了以较短的井眼轨道进入目标靶点,保证了分支井眼的平滑度,对煤层气钻井设计具有重要的指导意义。      

沁水盆地煤层气钻井工艺方法

针对沁水盆地煤层气概况,地层情况及开采条件,介绍了参数井、生产井、多分支地面煤层气水平开发井、丛式井等钻井工艺、钻具组合、井身结构及井身质量要求.     

水平对接井钻井技术在天然气水合物试采中的应用

2016年,在祁连山冻土区完成了天然气水合物试采水平对接井钻井施工,针对不同井段分别制定了合理的钻进参数及泥浆配方,采用MWD技术及慧磁中靶导向系统,实现了小曲率半径下精准对接,将水平对接井钻井技术成功应用于水合物试采,取得了良好的效果。水合物试采对接井钻井施工不同于可溶性矿藏,其对接精准度要求更高,施工难度更大,主要介绍了水合物水平对接井钻井施工工艺的相关内容。     

潘庄地区煤层气U型水平井技术工艺研究

我国已在多个地区进行了20余口煤层气U型水平井施工,但总体尚处于勘探实验阶段。为了研究潘庄地区煤层气U型水平井施工技术工艺,以寺河井田西区煤层气U型水平井为例,分析了实验区地质条件的可行性,重点研究了钻井技术工艺并初步考察了产气效果。结果表明：潘庄地区3#煤层含气量大、构造及水文地质条件简单,煤层产状稳定且厚度较大,原生结构煤体发育,比较适合U型水平井的施工。煤层气U型水平井具有技术工艺复杂、增产效果明显的特点,先进的工具仪器和技术工艺为煤层气U型水平井施工成功提供了技术保障,其最高产气量达到22 000m^3/d,相当于5-6口普通高产垂直井的产气效果,可为煤矿区煤层气抽采利用提供关键技术支撑。     

钻探技术在煤矿水害防治工作中的应用

钻探作为煤矿水害防治工作一种重要的技术手段,得到了广泛的应用。煤矿大口径排水井钻进技术、底板多分支水平井地面定向钻进及注浆加固改造技术、井下定向探（疏）放水钻进技术、注浆封堵突水通道钻探技术和矿井突水灾害快速钻进救援技术等煤矿防治水钻探技术,在煤矿水害防治工作中得到了广泛应用,取得了良好效果。加强防治水钻探配套设备的研发和相关钻探工艺技术研究,将有力促进煤矿水害防治工作的发展。     

煤层气水平井无导眼地质导向钻进技术

针对目前松软煤层水平段成孔困难、煤层钻遇率较低以及造斜段钻进过程中需要施工导眼井等问题,采用地质导向与几何导向相结合模式,对井身结构优化、钻进参数优选、防塌钻进、多标志层地质导向钻进、水平段井眼轨迹精细化控制等进行研究。在沁水盆地成庄煤矿进行现场应用,钻完井施工顺利,3口水平井都实现无导眼直接一次着陆入靶,水平煤层段累计进尺1 604.72 m,煤层钻遇率达到100%,最终水平段下入PE筛管总长度1 366 m。完善了煤层气水平井钻完井工艺,为煤层气低成本高效开发钻井施工提供技术借鉴。移动阅读      

渭北地区小曲率半径定向煤层气井优化设计及应用

鄂尔多斯盆地东缘渭北地区传统定向煤层气井面临抽油杆偏磨、压裂改造效果差、单井产量低等技术瓶颈,通过对该地区煤层地质特点的深入剖析和评价,提出了适合渭北煤层气老井改造的小曲率半径定向井布井方案。在考虑排水采气等煤层气井的特殊条件下,建立了小曲率半径定向井轨迹优化设计模型,并进行了配套定向钻井工具优选。研究结果表明:通过集成应用分段压裂改造技术,小曲率半径定向井纵向上可开采3号、5号、11号三层煤,横向上可在主力11号煤层形成有效的压裂缝网,单井控制面积与常规定向井相比提高37.76%,产气量提高25%;从煤层气排采工艺角度出发,若井口能够产生1.5 MPa稳定套压,沉没度可满足常规杆式泵正常排采作业要求;小曲率半径定向井最优造斜率为11.5°/30 m,需配置1.55°及以上单弯螺杆钻具组合进行定向施工,且139.7 mm套管能够顺利下入。      

基于地震动态地质建模的地面防治水定向井优化

煤层底板高承压奥灰水治理中,地面定向井设计与施工优化,主要依托二维AutoCAD地质图件开展。为避免复杂地质条件下目标靶区钻遇率低甚至脱靶等问题的产生,提高精准靶向水害治理的效果,提出基于三维地震动态地质建模开展水害防治定向井优化的技术。通过对比分析钻井优化技术方法的现状与问题,以地面防治水钻探工程的特定需求为出发点,指出地质模型导向适用于靶向水害防治定向井优化。在建模理论分析基础上,研究以地震数据为中心的体模型建模方法,分析定向井轨道设计相关的地质模型关键要素,探讨模型动态更新与井轨迹调整策略。以唐家会煤矿6煤底板奥灰水治理地面钻探工程为例,定向井设计阶段,基于地震数据,应用体模型建模方法构建包含地层、断层、异常体的三维地质模型,在异常体三维几何形态和地层裂缝属性的控制下,拾取关键靶点,提供多分支水平井轨道设计;定向井施工阶段,跟踪随钻数据及时修正地质模型,提供靶向倾角调整建议,提高井轨迹目标地层着陆精度和异常体钻遇率。实践表明,基于地震动态地质建模的定向井轨道设计与轨迹优化,有利于提高钻探工效、创造良好的注浆条件,达到提高异常靶区治理效果的目标,为奥灰水害防治的智能化决策奠定基础。