煤层气鱼骨状可控水平井完井方法与实践

通过对煤层气多分支水平井井身结构、完井工艺、井壁稳定与污染解除、钻进方式方面进行优化设计,提出了新型鱼骨状可控水平井钻完井工艺及配套技术;成功在现场试验应用9口井全部下入套管或筛管完井,从根本上解决了裸眼多分支水平井裸眼段易垮塌、易堵塞、无法疏通作业、无法增产改造等问题;前进式钻进方式利于钻井期间主支重入及完井管串的下入,通过钻井参数优化及钻井液体系降低分支夹壁墙垮塌风险;而二开井身结构实现全井井眼通径,利于后期维护、作业;通过稳定井壁可降解钻井液体系与氮气气举洗井、分段改造等工艺的配合,有效解决井壁稳定与储层污染的矛盾。     

复杂煤体结构煤储层水平井复合管柱完井方法研究

针对煤体结构破坏变形程度差异性与物理特征非均质性强，水平井眼钻遇煤储层的煤体结构复杂，单井完井与增产技术方法单一等问题，为了实现水平井分段完井与适应性增产，提出了复杂煤体结构煤储层水平井复合管柱完井技术，设计了外层套管与筛管复合完井管柱、内层作业油管柱与配套分段完井工具，完善了双管柱受力和相关水力计算模型。在山西省阳泉地区15号煤层开展了复合管柱完井现场试验：将长度为659.5 m的复合管柱下入水平井中至1 591 m井深，煤层水平井眼被封隔为4段，采用双管柱结构完成了水力循环解除管柱遇阻、洗井、胀封管外封隔器及煤层分段完井等作业环节的现场测试。基于该试验水平井的工程数据，采用有限差分法计算了双管柱受力，并进行了相关水力计算，结果表明：内层管柱增加了完井管柱下入过程中的侧向力，井下管柱与井壁之间的摩擦阻力增加了5 642.75 N。喷头压降与内层管柱水力循环压耗是影响井下双管柱水力循环压耗的主要因素，双管柱下入过程中水力循环排量控制在16～20 L/s，以清除井眼内固相颗粒及维持井壁稳定；洗井作业时排量提升至20～24 L/s，以消除井壁煤层的钻井液伤害。通过研究与现场试验，证明了煤层...     

煤层气水平井筛管完井工艺实践

水平井已逐渐成为煤层气开发的一种技术手段,但是普通的裸眼多分支水平井存在钻井成本高、施工风险大、排采时煤层易垮塌、后期无法进行改造等难题。通过优化井身结构和施工工艺,采用筛管完井,在水平段下入筛管支撑井壁,可以减少煤层垮塌和进行改造作业,提高煤层气井的单井产量和生产寿命。该技术的应用,实现了煤层气水平井井身结构简约化的转变,大大降低了钻井成本,对促进煤层气的高效开发具有一定的实际意义。     

煤层气超短半径水平井筛管完井技术研究

为解决煤层气超短半径水平井煤层坍塌、煤粉产出造成的频繁修井等问题,维持超短半径水平井连续稳产生产,探讨超短半径水平井筛管完井工艺可行性,重点研究不同材料管柱的屈服弯曲半径,采用Wellplan软件进行超短曲率半径条件下管柱可通过性分析,优化设计管柱组合。基于煤粉颗粒分布、运移速度、过流面积等因素进行高密度聚乙烯(HDPE)筛管参数设计,采用有限元分析法进行筛管屈服强度分析。设计高密度聚乙烯(HDPE)筛管专用送入工具及下入工艺研究,进行案例设计分析,探讨工艺可行性。结果表明:直径116 mm尺寸井眼在曲率半径不小于12 m的情况下可下入直径40 mm高密度聚乙烯(HDPE)筛管完井,筛管本体不发生塑性变形,筛孔附近出现部分塑性变形,塑性变形的体积占筛管实体体积的14.58%,为井筒流体通过提供稳定通道。筛孔可阻挡较大的煤粉颗粒进入井筒造成卡泵,T型割缝具备一定清洁功能,减少煤粉颗粒卡塞割缝。研究结果推进煤层气超短半径水平井工艺技术发展。     

煤层气可控水平井洗井工艺技术研究与应用

煤层段采用筛管完井的新型可控水平井,目前主要采用稳定井壁钻井液体系进行煤层段钻进,钻井液污染问题无可避免,如何解除污染成为提高产气量的关键之一。通过研究煤储层钻井液污染机理,配套洗井液、洗井工具、洗井流体及参数等方面的研究,优化形成了旋转分段射流洗井与氮气负压洗井疏通两种工艺,现场试验结果表明,两种工艺均能有效解除井壁泥浆污染,恢复或提高近井地带渗透性,有效提高单井产量。且氮气负压洗井疏通工艺可在割缝衬管外围煤层形成剪切破碎区,负压促使泥浆残留物返吐,消除近井地带钻井泥浆污染,现场试验表明可释放地层压力,利于煤层气快速解吸产气。     

煤层气水平井井型结构分析及钻完井技术优化

水平井是实现煤层气高效开发的关键技术,为了优化水平井井型及配套钻井技术,提高煤层气井产量,基于煤层气排水降压采气的基本开发原理,提出了煤层气水平井井型和钻井工艺设计的基本原则,研究了各类煤层气水平井井型的优点和缺点,并针对高效水平井井型提出了配套钻井工艺优化方法。研究结果表明:水平井井型和钻井工艺优化应遵循便于排水降压、增加产气面积、力求井眼稳定和走低成本道路的原则; V型井、L型井与其他井型比,共用或取消排采直井,大幅降低了成本;从多分支井到单支井实现了套管、筛管完井,实现了水平井井眼支撑和重入,增强了稳定性,实现了增产措施应用;从多分支到单支压裂,保持了较大的产气面积; L型水平井是未来煤层气水平井的主要井型,但由于排采工艺不过关,常规地面抽采L型水平井不能大规模推广,V型水平井是目前最为高效、适宜排采的水平井井型,但采动区L型水平井不需要排水降压则是煤矿瓦斯抽采的有效技术,可以大规模推广。钻井工艺由三开变为二开,一开采用444.5 mm大钻头,水平井眼直径由139.7 mm增加至339.7 mm,提高了水平井日产气量。通过直斜段固井技术,实现了水平煤层段不固井和筛管、套管完井,为保护和改善水平段储层渗透率奠定了基础,该工艺技术在沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东缘试验获得了较好的效果。     

煤层气U型井水平井套管完井技术探讨

U型井是煤层气资源开采的一种新型模式,以往经验,U型井水平段多在煤层钻进,采用裸眼或割缝衬管方法完井,但这种方法在煤层顶、底板水平钻进段效果不佳,本文依据工程实例,介绍了套管完井技术在煤层气U型井水平井中的成功应用,不仅保证了井身质量合格,而且为后期压裂排采提供了保障,在类似煤层气U型井水平井完井作业时具有良好的应用前景,可逐步推广。     

沁南煤层气田单支水平井钻完井工艺优化

煤层气单分支水平井是一种新的开发井型,目前主要采用三开井型,水平段煤层裸露面积相对较小,有待进一步优化。通过开展井型改进、钻完井工艺优化,提出了新的二开井型设计及完井管串结构,优化了三开钻完井工艺及配套筛管设计等,并成功进行了9口井现场试验。优化改进后的钻完井工艺为单支水平井在沁南煤层气开发中推广应用提供了技术支撑和借鉴作用。     

煤层气U型水平井定向井远端连通钻井工艺研究

针对煤层气U型水平井与定向井远端连通工艺不完善、对接难度大、煤层洞穴坍塌等难题,开展了钻井工艺研究。在P15试验井组中,采用镶嵌暂堵钻井液、地质导向控制等关键技术钻井,并创新使用外管屏蔽、内管作业的屏蔽洞穴技术处理洞穴。实践表明,这一系列技术可以保障水平井与定向井远端连通,但洞穴内作业需提前建立屏蔽,P15井组完成水平段进尺724 m,煤层进尺668 m,煤层钻遇率92.3%,水平井在1 242.5 m处与定向井成功实现一次远端连通,屏蔽洞穴技术建立了捞砂作业和后期排采的新通道,完成了洞穴捞砂,解决了煤层气井洞穴坍塌的技术难题,完善了煤层气水平井定向井连通工艺,为煤层气的低成本高效开发提供了新途径。     

煤层气水平井注氮增产改造技术

针对七元煤矿低孔、低压、低含水饱和度、高变质程度的煤储层特点和筛管完井煤层气解吸困难情况,为了实现瓦斯治理与煤层气共同开发的需要,探索出一套煤层气水平井筛管完井下的注氮增产改造技术。利用顶替排液、氮气驱替、憋井放喷3种氮气改造模式的不同特点,实施多次"注氮-憋压-放喷"作业,通过注氮改造可以清除近井污染,沟通煤层割理裂隙,改善井筒远处煤层渗透率,建立单相气体渗流通道,实现煤层气高效开发的目的。结果表明:七元煤矿5组水平井实施注氮增产改造技术后,单井日产气量提高3~20倍,实现了单井产量的突破。     

煤层气水平井造穴及解堵造缝技术探索与实践

针对常规筛管及套管完井的单支水平井完井后储层污染比较严重的问题,创造了一种新的造穴造缝解堵工艺来减少储层污染和进行增产作业。采用气体波动压力动力坍塌扩孔增大煤储层裸露面积和沟通裂隙,然后循环洗井,携带清除裂缝和孔隙中煤灰,提高井筒周围煤储层渗透率。试验结果表明,该技术结合了造穴和压裂技术的优势,既消除了井眼周围的污染带,又增加了煤层的导流能力,为煤层气水平井污染解除和增产改造提供了一个新的思路。     

沁水盆地南部高煤阶煤层气水平井地质适应性探讨

沁水盆地南部煤层气水平井开发10 a实践表明,相同地质条件下不同类型水平井开发效果存在较大差异,亟需就水平井开发地质适应性进行深入研究。基于樊庄一郑庄区块水平井开发现状,通过生产数据统计分析,结合煤矿井下观察和室内实验,研究了水平井完井方式、储层改造方式的地质适应性。结果表明,地应力大小、方向和煤体结构决定水平井完井方式。水平井完井方式主要包括裸眼完井、套管或筛管完井等,在保证水平井井眼稳定的前提下采用裸眼完井经济效益最好。但埋深超过600 m时,煤岩承受的垂向应力大于抗压强度,裸眼水平井易垮塌,应使用筛管、套管完井;当埋深为600～700 m时,筛管水平井产量可达3 000 m~3/d以上,可用筛管完井;当埋深大于700 m,需要进行压裂,用套管完井。水平井井眼走向与煤层最大水平主应力方向之间夹角越小,井眼受到的有效应力越大,裸眼井眼越容易变形垮塌,应采用筛管、套管完井,当水平井井眼走向垂直于煤层最大水平主应力方向时,裸眼水平井产量最高,可以采用裸眼水平井完井。水平井井眼穿过碎粒、糜棱煤发育区,裸眼井眼易垮塌,裸眼水平井平均单井产气量仅1 000 m~3/d左右,而筛管水平井可以达到4 500 m~3/d左右,应采用筛管完井。煤层微观裂缝发育程度和垂向非均质性决定水平井是否需要压裂,微观裂缝发育程度可以用裂缝指数定量表征。当裂缝指数高于100时,筛管水平井产量一般高于3 000 m~3/d,开发效果较好;当裂缝指数低于100时,储层渗透性差,单井控制面积小,筛管水平井产量低于1 000 m~3/d,分段压裂后储层渗透率提高,产量达到7 000 m~3/d以上。煤层垂向上存在局部裂缝指数小于100的低渗层时,气体垂向渗流阻力大,筛管井产气效果差,需进行分段压裂,分段压裂水平井产量可达到8 000 m~3/d以上。     

煤层气洞穴-筛管完井工艺

洞穴完井是单一厚煤层重要的煤层气增产完井技术之一。洞穴完井工艺流程概括为:钻头钻至煤层顶界上3m时停止钻进,进行裸眼地球物理测井,下技术套管,注水泥固井。检查固井质量合格后,钻穿煤层至底板下10m完钻。在完成该段裸眼测井和固井测井后,下入喷射式造穴器造穴,洞穴直径达到1.2m时停止造穴。最后在裸眼煤层段及以下井段安装悬挂式割缝筛管,并密封衬管和套管之间的环形空间。煤层气可以流过筛管割缝进入井筒。     

沁水盆地煤层气单支水平井钻完井技术探讨与实践

文章提出了一种旨在降低单井钻井成本、提高单井产量和排采寿命的煤层气单支水平井,省去洞穴直井,简化井身结构,采用上倾轨迹设计,采用大孔径筛管完井,设计了一种新型筛管结构和配套的筛管悬挂丢手系统。该工艺在山西沁水盆地得到成功应用,为我国煤层气高效开发提供了一种新的井型。     

华北油田煤层气水平井钻完井方式优化与应用

为了从根本上解决早期裸眼多分支水平井裸眼段井眼易垮塌、易堵塞、无法疏通作业、无法增产改造等问题,提出了可控水平井设计理念,通过全通径二开井身结构、免钻塞半程固井、稳定井壁低伤害钻井液体系、钻井方式以及完井工艺的优化完善,实现了“井眼可控、利于改造、快速高效、广泛适应”的设计目标,同时,该类井水平段无论上倾还是下倾均可下入无杆泵实现工程井直接排采,无须打排采洞穴井,大幅度节省了钻井投资,同时有利于实现水平井井组工厂化高效开发。华北油田煤层气矿区推广试验70余口,钻井成功率100%,其中套管分段压裂改造钻井和压裂总成本较裸眼多分支井降低45%,产量是裸眼多分支井的1.89倍,整体实现了煤层气低成本高效开发的目标。     

煤层气井井筒酸洗工艺研究与应用

针对煤层气井在排采过程中产出大量的煤泥导致卡泵、泵漏失、筛管堵塞等井下故障频繁发生,引起修井作业,导致煤层气井排采不连续,储层渗透率降低,产气量下降无法恢复等严重问题,通过煤泥组分分析、酸液配方研究、工艺设计优化形成了解决煤层气井井筒卡堵的酸洗工艺技术。该工艺实现了在不间断正常生产的情况下,通过从油套环空注入酸液,抽油机抽排油管返出的洗井方式,解除井下煤泥堵塞故障,最大限度延长生产时间,减少修井作业。现场应用实践表明,该酸洗工艺技术在煤层气井上应用效果良好,措施有效率达90.5%。     

沿煤层硬分层水平井钻井关键技术

针对沁水盆地东南部赵庄矿区煤层地质构造特征,为解决煤层气水平井沿3#煤层硬分层水平优快钻进、造斜段安全着陆、水平段井眼轨迹控制、煤层井壁防塌及固完井等问题,通过理论分析和实践经验,形成了以煤层气水平井二开井身结构设计、无导眼精准着陆、井眼轨迹精细控制、钻井液优化及分级箍固完井的成套技术体系。通过实钻验证,有效解决了煤层气水平井沿煤层硬分层水平钻进诸多问题,缩短了施工周期、降低了作业风险。研究成果对于开发3#煤层软-硬分层煤层气水平井钻井提供了技术指导,对该区域煤层气的高效开发具有参考意义。     

鱼骨型SAGD水平分支井钻井技术

新疆风城油田为整装的稠油油藏区块为提高采收率,新疆油田公司已大范围建立SAGD实验区,以SAGD技术开采风城油田的稠油油藏,提高稠油油藏的开采效率。相比常规的SAGD水平井,鱼骨型SAGD水平分支井是在注气井I井的水平段多钻4个分支,即在水平段主井眼左右两边各排列2个分支。常规SAGD只有注气井水平段产生蒸汽腔,鱼骨型SAGD是除了主井眼外,4个分支都可以注气形成蒸汽腔,大范围地增加了稠油层的加热面积,有效地提高了泄油量。鱼骨型水平分支井实际上包含了定向井系列的水平井、分支井、侧钻水平井等多种钻井技术,鱼骨型水平分支井的技术难点主要有:利用悬空侧钻使主井眼与分支井眼安全分离,主井眼钻进中钻井管柱能否保证重入,完井下筛管时,能否保证筛管柱顺利进入主井眼而不是各分支井眼,筛管是否下到预定位置等。     

无洞穴远端精准对接技术在宁夏石嘴山矿区煤层气MS01井中的应用分析

MS01井是《宁夏石嘴山市惠农区煤层气资源评价及水平井开发技术应用研究》项目施工的煤层气水平连通井组,该井组位于宁夏回族自治区北端石嘴山市惠农区石嘴山矿区,由水平井精准对接远端直井。该井采用方位伽马随钻测量仪器在6号煤储层定向施工,采用高精度磁导向对接仪器在靶区直径215.9mm直井玻璃钢筛管中精准对接。     

地质导向技术在煤层气鱼骨状水平井关键技术环节的应用探讨

鱼骨状多分支水平井为煤层气开采中的常见井型,与其它井型相比,具有最大限度地增加泄油面积、充分利用上部主井眼、节约钻井费用等显著优点,提高产量与采收率,已经成为高效开发油气藏的理想井型。针对此类井型现场施工难点,渤钻二录地质导向人员,结合近年来在煤层气水平井施工经验,在鱼骨状水平井分支轨迹如何合理展布及主支优化、主支侧钻、筛管下入等关键控制技术上进行改进,总结出一套有利于鱼骨状水平井施工的控制措施。