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我国煤层气资源丰富，但是绝大部分渗透率低。目前，国外低渗煤层主体开发技术主要有两种，一是直井射孔压裂技术，二是定向羽状水平井技术。文章对樊庄区块开发3＃煤煤层气采用直井射孔压裂和定向羽状水平井技术设计的4套方案进行了经济评价，认为定向羽状水平井方案经济效益高，但国内没有应用羽状水平井开发煤层气的先例，风险较大。建议尽快开展定向羽状水平井先导性试验。直井压裂方案效益低于羽状水平井方案，但压裂工艺技术成熟，风险小。     

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定向羽状水平井技术适合于开采低渗透储层的煤层气，集钻井、完井与增产措施于一体。定向羽状水平井的主要机理在于多分支井眼在煤层中形成网状通道，促进微裂隙的扩展，又能连通微裂隙和裂缝系统，提高单位面积内的气液两相流的导流能力，大幅度提高了井眼波及面积，降低煤层气和游离水的渗流阻力，提高气液两相流的流动速度，进而提高煤层气产量和采出程度。沁水煤层气田是中国典型的低渗透煤层气藏，具有煤层厚度和深度适中、渗透率低、煤岩机械强度高、含气量和饱和度高的特点，适合于定向羽状水平井技术条件。在煤层气藏地质参数不变的情况下，可利用分支井产量模型研究分支数和分支段长对产能的影响关系，分支数和分支段长是影响产能的敏感性人为因素，也是可以通过工程设计优化加以改变的工程参数，从而尽可能发挥定向羽状水平井的产能潜力。通过经济评价，利用定向羽状水平井技术开发沁水煤层气田具有较高的经济效益。     

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。     

考虑启动压力梯度的煤层气羽状水平井开采数值模拟

建立了对非均质各向异性双重介质煤层气进行定向羽状水平井开采的数学模型.模型中考虑了与气体吸附、解吸和扩散相耦合的三维气、水两相渗流以及储层的压力敏感性和煤层本身所具有的低渗透特性,即低渗透地层启动压力梯度的影响,同时还考虑了井筒内的压降损失.利用有限差分法对数学模型进行了数值求解,完成了煤层气定向羽状水平井开采的数值模拟,并着重分析了启动压力梯度对模拟产量的影响.计算结果表明,利用定向羽状水平井能够大幅度提高低渗透煤层气的开采效率.启动压力梯度的存在会使煤层中羽状水平井的降压效果变差,从而减少煤层气的产量.     

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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。     

煤层气定向羽状水平井数值模拟技术应用

定向羽状水平井技术是近几年兴起的一项煤层气的增产技术。目前，在煤层气数值模拟的研究方面国内外已经作了大量的工作，但数学模型多为直井压裂井，没有专门描述煤层气定向羽状水平井开采特征的数学模型。对渗流所编制的定向羽状水平井开采煤层气数值模拟软件做了进一步的改进，首先介绍了定向羽状水平井数值模拟软件的数学模型，然后利用该软件对大宁DNP02井进行了产能预测，并计算得出最佳的排采压力。分析预测结果证明，该软件用于煤层气产能预测是可靠的。通过产能预测量化了该地区煤层气勘探开发的前景，最佳井底压力的确定可以对煤层气开发方案设计提供参考，实现了煤层气数值模拟的目的。软件的应用对这一项新技术在我国的推广应用和煤层气的大规模开采能够起到重要的指导作用，并取得较好的经济效益。     

煤层气增产技术

介绍了国内外煤层气开采现状、增产措施以及我国煤层气储层的特点，指出我国煤层气资源虽然十分丰富，但其勘探与开发水平还不高；我国煤层气储层的特点，决定了我国开采煤层气的难度较大。此外还分析了目前国内外煤层气增产的3项主要技术：水力压裂改造技术、煤中多元气体驱替技术和定向羽状水平钻井技术。     

煤层气定向羽状水平井开采数学模型的建立

通过对煤层气定向羽状水平井开采方式进行分析,结合煤层气在煤层中的吸附解析及渗流特征,得到了在孔隙—裂缝双重介质下煤层气和水在煤层中的流动方程,建立了孔隙度和渗透率随压力变化的压力敏感性数学模型,为进一步研究煤层气羽状水平井的增产机理提供了数学基础。     

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。     

“U”型井钻井技术的研究与应用

"U"型水平井由于具有排采同时进行,占地面积小、可最大限度的沟通煤层裂缝等特点而成为煤层气开发的主要类型井。本文在对"U"型水平井特点以及钻井难点深入分析的基础上,提出了精确地层对比、采用先进定向工具及导向技术、优选储层保护钻井液以及利用先进的连通工具等技术措施,解决了煤层气钻井轨迹控制难度高、钻井复杂情况高发、储层保护要求高、水平井与直井连通精度高等问题,有效降低了钻井成本,节省大量作业时间,为后续煤层气的深入开发提供了技术参考。     

提高原油采收率的一种新理论与新方法

近年来,水平井开采底水、气顶油藏显然在初期得到一些令人满意的效果,但对于气、水突入油井,依然没有抑制措施,当水突破油井以后,油井大量出水,影响正常开采,成为阻碍直井、水平井技术发展的一大技术难题。本文研究了油田开发中水气突入油井的机理,首次建立了消除水、气突入油井的新理论,并提出了消除水、气突入油井的多种工艺方法。采用此理论和工艺可高效地开采低渗油气藏、特种油气藏、中高含水期的已开发油藏,可延长油井的无水、气采油期,提高原油采收率,给油田带来重大的经济效益。     

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同常规的垂直井相对比，采用水平井开采能够大幅度增加油气井与油气藏的接触面积，改变油气藏中井筒附近区域的渗流方式，降低渗流阻力，进而可以利用较低的生产压差来实现更高的油气产量。因此对于稠油油气藏、大倾角多层油气藏、天然裂缝油气藏、薄油层油气藏、具有气顶或者底水的油气藏以及海上油气田的开采，水平井技术越来越受到人们的关注。在水平井开采中,井筒沿程有流体不断地流入，使得水平井筒中的流动成为一种沿流动方向质量流量逐渐增加的变质量流动。由于油气藏中复杂的地质条件以及水平井段的流动特点，还会出现油、气、水的多相流动，这就使得水平井段内的流动变得更加复杂。水平井筒变质量流动规律的研究是水平井产能预测、水平井水平段长度优选以及水平井完井设计优化等的基础。文章从物理模拟实验及数学模拟两个方面对水平井筒变质量流动规律的研究方法及原理分别进行了介绍，并阐述了该研究领域所取得的最新进展。     

水平井、分支井采油工艺现状分析与展望

介绍了国内外水平井应用概况,水平井技术主要应用在以下几种油(气)藏:薄层油藏、天然裂缝油藏、存在气锥和水锥问题的油藏、存在底水锥进的气藏。另外,水平井在开采重油、水驱以及其他提高采收率措施中也正在发挥越来越重要的作用。分析了水平井、复杂结构井采油工艺现状,包括人工举升方式、增产增注措施、防砂和控砂技术、找水与堵水技术等,并对未来水平井、复杂结构井采油工艺急需研究的问题进行了展望。     

中国低煤阶煤层气成藏模式研究

借鉴国外煤层气成藏理论研究的思路和方法,开展了中国低煤阶煤层气藏的地质特征和成藏模式研究.研究表明,中国低煤阶煤层气藏具有煤储层厚度大、含气量低、渗透率易改造、吸附时间短和两个解吸峰值的特征;存在深部承压式超压成藏模式、盆缘缓坡晚期生物气成藏模式及构造高点常规圈闭水动力成藏模式3种低煤阶煤层气成藏模式.在目前技术条件下,构造高点常规圈闭水动力煤层气藏和盆缘缓坡晚期生物煤层气藏是勘探开发的首选目标.     

吉木萨尔页岩油藏超长水平井水平段长度界限研究

页岩油气开发实践表明,较长的水平段有利于提高单井控制储量与经济效益。与美国相比,中国页岩油气埋藏深度相当,但水平井的水平段长度差距较大。优化钻井技术、提高水平井水平段长度已成为现阶段中国非常规油气藏水平井钻井技术难题之一。以吉木萨尔页岩油藏超长水平井为例,分析了制约水平段长度的关键因素,包括额定泵压、钻井液安全密度窗口、钻柱和套管屈曲等,推导了水平井管柱摩阻-扭矩计算模型。基于吉木萨尔页岩油藏JHW00421井地质条件和现有钻井设备工艺参数,优化了井眼轨迹与钻具组合,研究了避免钻柱与套管屈曲的技术条件,制订了水平段长度为3 500 m的钻井技术方案,该井最终完钻井深为5 830 m,水平段长度为3 100 m,达到钻井方案设计要求。该项技术为页岩油藏超长水平井的实施提供了技术参考。     

钻井优化系统在国内非常规油气资源开发中的实践

相对于北美,国内非常规油气资源勘探开发起步较晚。页岩气勘探开发始于"十二五"初,致密油、致密气、页岩油勘探开发则始于"十三五"初,但在"十三五"期间得到了快速发展,特别是川渝页岩气藏、准噶尔盆地玛湖砾岩油藏、吉木萨尔页岩油藏已进入规模开发阶段,成为中国石油"十三五"末及"十四五"期间天然气和原油上产的最重要领域。与常规油气资源相比,非常规油气资源储层条件差,需要大规模"水平井+体积压裂"才能实现有效开发。然而,由于受钻机装备条件和水平井钻井工具性能,特别是理念和方法的限制,国内非常规水平井普遍存在钻井效率低、建井周期长的问题:一般垂深为2000~3000m、水平段长1500~2000m的水平井钻井周期为60~90天。而北美钻一口水平井基本都能控制在15~25天:一般垂深为2000~3000m、水平段长2000~3000m。国内一部钻机一年只能钻2~3口水平井,而在北美一部钻机一年能完成15~20口水平井。随着国内非常规油气资源的规模开发,钻机紧缺的矛盾日益突出,钻井效率已经成为严重制约国内非常规油气资源快速规模上产的瓶颈问题。北美大幅度提高水平井钻井效率的原因有管理和技术两大因素,其中技术主要表现在以下5个方面:一是钻机配套能力的不断升级;二是井下工具可靠性和稳定性的提升;三是大平台工厂化作业;四是远程实时支持与决策系统;五是系统优化钻井理念和方法的应用。2018年海峡能源股份有限公司与美国K&M钻井工程咨询公司合作,引进国际先进的系统优化钻井理念和方法,率先在川渝地区长宁页岩气藏和新疆玛湖砾岩油田开展了水平井钻井提速先导性试验,大幅缩短了建井周期,验证了系统优化钻井方法在国内非常规油气资源开发中的可行性。为了达到进一步推广的目的,2019年在玛湖砾岩油田开展区块提速试验,同样取得了显著的提速效果,进一步证明了系统优化提速理念和方法具有科学性、广普性和可复制性,是经验钻井向科学钻井迈进的重要实践,展示出了非常广阔的推广应用前景。     

柯克亚凝析气田挥发性油藏开发实践

新疆柯克亚凝析气田西五二采油层系是我国最早投入开发的挥发性油藏。该油藏的流体相态特殊、储集层的非均质性严重，加之1977-1982年的无控制井喷，使油藏原始的含油部分变为水侵部分、纯油部分及侵入气顶部分，流体分布复杂，而且没有取得原始条件下的地层压力，流体样品等资料。在油田开发初期，根据对油藏原始压力、温度、流体界面和流体相态的恢复结果，编制了切实可行的开发方案，在开发过程中严格按开发方案实施，开发后期进行油藏精细描述，应用水平井新技术在剩余油富集区加密调整，并对停喷的油井采用气举采油工艺技术。15a的开发实践证明，油藏取得了良好的开发效果。由方案预测指标及目前生产形势分析，油藏一次采油的采收率可达30%以上。图1表4参12     

非常规气藏压裂水平井缝网—井网自动优化方法

非常规气藏已经成为中国油气增储上产的主要阵地,压裂水平井缝网—井网自动优化技术是实现非常规气藏高效开发的关键技术。基于油气藏数值模拟方法,采用同步扰动随机逼近算法建立了压裂水平井单井自动优化模型,对水平井位置、水平井长度、水平井倾角、裂缝与水平井夹角、裂缝条数和裂缝导流能力等关键参数进行自动连续性同步优化,并在典型非均质气藏中对压裂水平井单井参数进行了优化应用。采用该优化方法可以自动优化初始开发方案,得到经济净现值最佳的开发方案。在此基础上,对压裂水平井和裂缝的位置进行约束,建立了压裂水平井缝网—井网自动优化模型。并将该方法应用于典型非均质气藏,优化后的最佳开发方案经济净现值比初始开发方案增加了2 699.688万元。研究表明该压裂水平井缝网—井网自动优化方法能够自动同步优化井网形式、布井数目、水平井倾角和长度、射孔位置及裂缝属性等参数,并得到与地质情况相匹配的最优压裂水平井井网分布。