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。     

基于EXCEL的定向钻井应用程序及其工程应用

定向钻井轨迹设计及控制软件较多,为方便工程现场应用,采用EXCEL计算公式及绘图功能,编制了EX—CEL在定向对接井的应用程序,通过工程实例,说明EXCEL能满足定向对接连通井计算精度要求。该程序简单易用,通过与地层信息相联,可及时判断轨迹穿过地层情况,大大地减少水平落平点失误。其EXCEL在定向对接连通井方面的应用,对长距离水平定向井、定向井和非开挖工程精确设计和施工具有指导意义。     

矿盐地层水平定向钻进对接技术应用

以山东肥城海晶盐化有限公司100万t/a卤折盐采输卤工程钻井项目中H17/H18对接井为例,首先介绍了定向钻进对接技术在采卤井中的应用以及定向钻孔轨迹设计,在对地层详细勘探的基础上对定向钻孔进行可靠精确的轨迹设计是钻探施工的基础。其次,介绍了定向水平井的施工工艺。本项目关键技术是MWD无线测斜仪技术和旋转磁铁测距系统（RMRS）,以及钻进时钻井液选取和参数调控。MWD无线测斜仪技术和旋转磁铁测距系统（RMRS）可以实时测量钻进方向,进而根据工程需要调整钻进方向,保证了中靶作业成功连通。本项目施工过程中的难点及所采取的技术对策可为同类钻井施工提供借鉴和指导依据。     

定向对接连通井轨迹设计

定向钻井轨迹计算方法很多,但在轨迹处理及图示反馈上均不直观清楚。通过坐标变换,建立了以井口与靶点连线为基准参考面的定向对接连通井轨迹设计方法。比较校正平均角法和最小曲率法,通过两次坐标旋转,说明建立以井口与靶点（或靶井）连线方位为参考面的坐标系的定向对接井轨迹设计方法及优点。并且这种设计方法也可用于其它轨迹计算方法中。通过本设计方法,可及时反应自井口到靶点（靶井）的钻井轨迹与目标的误差偏离。通过EXCEL编程及图示,运用EXCEL功能及时跟踪设计,使定向对接井设计与施工简单直观。采用此法累计已成功完成的对接井达100余对。     

煤层气水平对接井用单弯无稳螺杆钻具组合造斜能力预测

作为煤层气开发水平对接井定向钻进最为常用的单弯无稳螺杆钻具组合,其造斜能力的预测,直接影响着井眼轨道预测及井眼轨迹控制。采用几何计算的方法,以三点定圆法为理论基础,通过分析考虑结构弯角位置影响和井径扩大影响的单弯双稳螺杆钻具组合造斜率预测的相关算法,结合三弯矩方程组的相关理论,提出单弯无稳螺杆钻具组合造斜率的预测算法,通过现场实践应用验证。该算法可用于沿煤层定向轨迹延伸钻进的井底导向钻具造斜能力预测。      

基于地磁参数和子午线收敛角计算的井斜方位角校正方法

井斜方位角的校正对于定向井轨迹控制、中靶分析有非常重要的意义。通过分析大地坐标与高斯克吕格投影坐标之间的关系,根据地磁场球谐函数模型,地磁参数和子午线收敛角的计算模型,提出了实现方式和求解步骤,并编制了相应的计算软件。通过实例计算与分析,表明地磁参数和子午线收敛角的准确计算对于定向井轨迹控制的重要性。     

盐井定向对接连通施工工艺

金坛盐矿茅13井设计为定向斜井,井长1 230m直井段深870m,对接连通溪3井I2盐层,两井相距295m,对接点深1 003m,采用受控定向钻进工艺施工.在钻探施工中,设计井身为三开结构,并合理配备钻探及造斜专用设备,为防止井斜,采用塔式钟摆钻具组合.并根据井内岩层情况和不同施工阶段,合适选用钻压、转速和泵量,配制不同的钻井液.采用高精度的DST随钻测斜仪和最小曲率法计算钻孔轨迹,保证对接连通.     

考虑方位漂移的水平井井眼轨道设计

目前,深层页岩气水平井在钻井过程中经常出现方位漂移的问题,方位漂移严重影响了水平井的井眼轨迹控制,进而影响水平井的准确中靶。在现场施工中,通常根据施工区以前的钻井经验,在进行定向造斜时,先估计出一个“方位超前角”,这种现场的做法有着很大的不确定性,并且可能出现较大误差。本文提出了考虑方位漂移的水平井井眼轨道优化设计的方法,解决了仅凭现场经验给出的“超前角”不准确的问题。考虑方位漂移的水平井井眼轨道优化设计按照井段划分,将地层因素与井身剖面结合起来求取井段的平均方位漂移率。根据该方法研制开发了考虑方位漂移的水平井井眼轨道优化设计软件,并通过举例进行了验证,证明了方法是可行的。     

无建槽直井的定向中靶作业

传统的施工水平对接井的连通工艺多采用造腔溶通或压力式连通,由于其施工周期长、成本高等缺点正在被以精确连通仪器引导连通工艺所取代。以江苏淮安SY4井组为例,介绍了采用具有自主知识产权的“慧磁”钻进中靶导向系统,与一口没有建槽的直井进行定向中靶作业。由于存在直井井斜数据误差大、钻具磁化、溶腔半径极小等困难,进行了3次中靶作业后最终成功连通。     

盐井二次定向对接连通施工工艺

新汶矿业集团泰山盐化工ZJ03-PJ03井组为一对定向连通采卤井井组，采用二次定向钻井连通施工工艺，技术套管下入深度907．6m（8矿层顶板），有效地阻隔了上部含较多杂质的岩盐矿层，确保了卤水质量能满足盐化工的需要。本对接连通井组，采用随钻测量井斜、方位及钻进轨迹控制技术，为该井组的顺利对接提供了技术保障。     

采卤对接井钻井技术的研究

为了改变岩盐矿单井水溶采卤和其它采卤方法的缺点，采用螺杆钻受控定向钻控技术，使两口中曲率半径大斜度向井在盐层中交叉对接，实现对接井水溶采卤。本文，着重介绍对接井施工新技术及对接井试验研究结果。     

矿产勘探与生产孔对接井施工与应用

采用螺杆钻受控定向钻进技术及水平井钻井技术，使地表两口相距数百米的井，以中半径水平井在地下深处对接，实现两井连通水溶采矿，着重介绍对接井施工技术及其在矿产开采中的应用。     

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。      

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。      

辽东湾丛式钻井陀螺侧钻及导向钻井防碰技术

本文介绍渤海辽东湾实验区AI平台丛式定向井最后钻完的3口侧钻绕障井。在有邻井和本井套管磁干扰情况下,特别是与邻井间距最小仅为0.6m,采用陀螺定向侧钻以及导向钻井技术相结合,安全顺利的钻完了这3口井。总结和介绍了侧钻、防碰的工艺特声,以及安全措施。研究和分析了使用陀螺定向侧钻,钻速与造斜率,井眼轨迹合理控制等问题。     

煤矿井下精准对穿巷道疏放水孔定向成孔技术研究

针对钱营孜煤矿西三轨道上山精准对穿巷道疏放水钻孔施工距离长、精度要求高、地层断层成孔性差等技术难点,通过对大功率定向钻进装备优选、钻孔轨迹精确设计、钻孔轨迹精准控制、复合定向钻进强排渣等方面的技术研究,实现疏放水孔钻进至443 m从目标巷道预定区域精确对穿贯通,上下误差0.19 m,水平位移误差1.72 m,自2017年10月28日巷道贯通后,截止2017年12月1日总出水量3200 m3,有效保障西三轨道上山和西三回风上山的掘进安全。     

定向井工艺在复杂基岩地层地热钻井中的应用

定向井工艺首次在北京复杂基岩地层地热钻井中的成功应用,对指导类似地区地热资源的勘探开发具有重要的借鉴意义。本文以YR-2定向井的施工过程为例,介绍了定向井的钻井工程设计和区域地质构造条件,详细论述了定向井的地质构造条件、井身质量参数及钻探施工工艺,对应用定向井工艺的经验进行了总结。     

ZMK5530TZJ100型车载钻机的试验研究

车载钻机可满足多种钻进工艺施工,具有钻进效率高、事故处理能力强、机动灵活和操作简单等优点,主要用于地面煤层气抽采井的施工。为检验ZMK5530TZJ100型车载钻机的性能,在山西晋城进行了实钻验证,完成了一口终孔直径171.50 mm、井深1 675.39 m的水平定向煤层气抽采井。施工过程中,采用了空气潜孔锤、泥浆正循环、孔底马达定向钻进等不同的工艺,检验了钻机对工艺的适应性;潜孔锤最高钻速达32 m/h,泥浆循环最高钻速达11.2 m/h,钻进速度快;设置的多种电液联动保护功能,避免了因误操作造成的机构损坏;试验中未发生任何机械故障并成功处理一次卡钻事故,该钻机为地面煤层气抽采井施工提供了一款实用装备。