沁水盆地深部煤层气水平井定向钻进地质导向技术

沁水盆地内深部煤层地质构造较为复杂,对水平井定向着陆点控制及水平段钻进轨迹控制构成新的挑战,传统基于导眼钻进探查所得的目标层及紧邻相关层位地质特征数据及岩性判别等方法,难以满足实际定向钻进过程中精准轨迹控制,无法实现顺层钻进的要求。为了解决深井水平定向钻进控制问题,提出了一套适用于适用于深部煤层气水平定向钻进地质导向技术,通过前期谐振解析分析判断目的煤层地质构造情况,设计施工导眼获取目标地层参数,采用精准着陆技术和水平段地质导向技术完成钻井工作。该技术在沁水盆地武乡南区块WXN-T27-L1井试验应用,钻进水平段长708.00 m,煤层钻遇率达85.51%,显著提高煤层钻遇率、缩短钻井周期。     

煤层气水平井地质导向技术研究与应用

近年来,随着经济社会的不断发展,对油气资源的需求量越来越大,为保证资源的可接替性,国内外油气勘探向多种资源聚焦,我国具有丰富的煤层气资源,作为一种清洁能源,煤层气的开发具有多种优势,但是,煤层气埋藏具有夹矸多、局部构造变化大和水平段缺少预测点、轨迹难控制等问题,现场通过临井资料收集、地层对比分析,并利用录井导向手段,对着陆点和水平段轨迹进行了精确控制,高效完成了钻井施工,对今后施工具有指导意义。     

煤矿水害治理多分支水平井精准定导向技术研究

多分支水平井注浆技术因其施工成本低、环境污染小、隔水效果好等特点,被广泛应用于煤矿水害治理中。但由于煤层底板普遍存在断层发育、目的层薄、破碎带聚集等复杂情况,施工时常出现泥浆漏失、顺层钻进困难、穿越断层易卡钻等难题,严重影响了注浆治理效果。针对这些问题,本文以安徽某煤矿为例,在对其地质特征进行分析的基础上,从定向轨迹设计、定导向设备选型以及井眼轨迹控制等方面展开研究,将定向钻进和地质导向技术结合,优化复杂地质条件下多分支水平井定导向技术,并成功应用于多分支水平井超前注浆改造工程中。现场应用表明,该技术提高了井眼轨迹控制的精确性,保证了目的层钻遇率,应用效果良好。     

SN-015煤层气U型水平井钻井液技术

SN-015井位于沁水盆地南部向西北倾的斜坡带上,目的层为山西组3号煤层气藏.该井一开、二开采用膨润土钻井液,三开采用无固相盐水钻井液体系,其配方为:清水+0.1％～0.5％纯碱+0.2％～0.5％降滤失剂+0.5％～1％包被剂+0.2％～0.5％页岩抑制剂+0.03％～0.06％增粘剂+30％工业盐.在现场应用过程中,控制钻井液密度1.15～1.20g/cm3,黏度40～50s,利用增加工业盐的含量控制密度保证井壁力学稳定性,加入降滤失剂控制失水保持煤层结构强度,增强钻井液抑制性,提高泥饼质量,防止井壁坍塌,利用增粘剂控制泥浆流变性实现高效携岩.应用该钻井液,SN-015井水平段纯钻时间148.3 h,平均机械钻速4.51 m/h,煤层总进尺668.1m,最终煤层钻遇率达100％.     

多分支水平井技术在大佛寺井田煤层气开发中的应用

彬长矿区煤层气资源丰富,具备煤层气地面开采的良好条件。为降低矿井瓦斯含量,提高矿井安全系数,开发煤层气资源,在彬长矿区大佛寺井田实施一组煤层气多分支水平井,开发、利用4号煤层的煤层气。该井水平段采用地质导向及充气欠平衡技术,实现了井眼轨迹的精确控制和煤储层保护,提高了单井产气量。     

武乡南区块煤层气开发的深部地质边界研究

为了开发利用新中标的武乡南区块煤层气资源,对深部煤层气资源的开采提供理论指导,基于地质分析与实验模拟相结合的思路与方法,结合模拟煤储层条件下的等温吸附与渗流实验,预测了深部煤储层含气性与渗透性随着埋深增大的变化特征,并发现了深部不同于浅部的变化趋势,指导了后期煤层气开发的工程实践。研究结果表明:深部煤储层压力与温度共同制约含气量的大小,且深部煤储层含气量发生转折的临界深度为1 820 m,超过这一临界深度含气量逐渐降低;深部煤储层温度与地应力共同制约渗透率的大小,且深部煤储层渗透率发生转折的标志埋深是1 600 m;鉴于深部煤储层低渗的特点,有效地对深部煤储层含气量、渗透率及其可改造性进行分析与探讨,认为煤层气开发的深部地质边界为埋深1 800 m。     

旋转地质导向系统在中国大陆水平井的首次应用

介绍了旋转地质导向系统的原理及在塔河油田的首次应用，针对塔河油田水平井的特点，提出了相应的技术措施，充分发挥了旋转地质导向系统优越性，提高了机械钻速，缩短了钻井周期，减少了井下复杂情况，提高了工程质量。     

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。     

富拉尔基浅层水平井钻井技术应用分析

齐齐哈尔富拉尔基油田拥有丰富的浅层稠油资源,油藏埋深浅,油层薄,由于地面条件限制不能采用直井开发,长城钻探工程有限公司钻井三公司在该区块施工了7口浅层水平井。浅层水平井钻井因地面与目的层距离短,钻井完井过程中面临一些特定的技术难题。针对施工难点进行分析,从钻具组合设计、地质导向技术和钻井液优化设计三方面出发,实现安全优质高效钻井。     

煤层气多分支水平井录井综合导向技术研究与应用

地质导向技术作为煤层气多分支水平井核心技术之一,一直被国外专业技术公司垄断。2010年借助渤海钻探公司煤层气多分支水平井独立总包业务,第二录井分公司持续开展了综合录井与不同随钻测量工具相结合的地质导向技术研究。通过分析地质构造特征,根据钻井工艺特点,导向参数优选,建立水平段地质导向工作流程,研究实践近钻头围岩识别与轨迹控制技术,形成了系统的煤层气多分支水平井录井综合导向技术。截止到目前,应用该技术在山西沁水盆地郑庄区块完成了24个井组221个井眼的施工任务。创造了煤层气多分支水平井施工以来的十余项钻井技术指标。该项技术的建立打破了国外公司对该领域的垄断,为低成本高效开发煤层气提供了有力的技术支撑。     

地质导向技术在薄层油藏中的应用

随着油田进入开发中后期,加大了对薄层油藏开发的力度,水平井得到了广泛的应用,在薄层油藏中水平井钻井难度较大,为了提升水平井钻井质量,地质导向技术得到了广泛应用,依靠地质导向技术对井眼轨迹进行控制,保证在目标层中实现最大限度的钻进,确保油井开发达到最佳效果.主要分析地质导向技术在薄层油藏中的应用,对于指导现场井眼轨迹调整...     

龙26-平25长水平段水平井钻井技术

为了高效开发低渗透油藏,在大庆油田龙26区块部署了龙26-平25长水平段水平井。介绍了井身结构与井眼轨迹剖面设计特点,分析了钻井施工中的难点,从井眼轨迹控制、旋转地质导向钻井技术、摩阻与扭矩监测、井眼清洁等几个方面对该井采用的技术措施进行了详细阐述。龙26-平25井完钻井深4045.00 m,水平段长2033.00m,各项指标均符合设计要求,创出了大庆油田应用水基钻井液施工水平井水平段最长的记录,为今后施工同类型长水平段水平井积累了宝贵的施工经验。     

深部高瓦斯压力区域快速测压技术

基于深部煤层高地应力、高地温、高渗透压的特点,分析了目前深部区域测压所面临的问题,提出了以控制测压气室体积、套管带压固结与多步分段封孔和主动式补气测压为主要措施的深部测压成套技术,并在潘三矿进行了可行性试验分析。结果表明:套管带压固结与多步分段封孔技术能够有效封堵深部围岩裂隙,消除水压及深部煤层群的影响;主动式补气测压法大大缩短了深部高瓦斯压力区域测压时间,实验结果的误差也非常小。基于以上措施准确测定出揭煤区域7煤、8煤的瓦斯压力分别为2.9MPa和3.14MPa。     

新型封孔测压一体化技术装置的研究及应用

常规封孔测压方法在测定煤层瓦斯压力时,难以准确封堵至目标位置,测定结果的准确性值得商榷。提出采用一种新型封孔测压一体化装置解决该问题,并在木孔煤矿进行了实测,结果表明,在相同的地质单元+650 m大巷施工埋深相近、倾角和方位角相同的钻孔,所测定的2号煤层的瓦斯压力值比采用填料封孔测压的常规测压法测定的值大0.45~0.56 MPa,测定结果更为准确。     

深部煤层气水平井水力压裂技术——以沁水盆地长治北地区为例

储层改造是获得低渗透煤层气井高产的重要手段,虽然我国深部煤层气资源丰富,但是由于煤储层渗透率低,面临着不同煤层气地质条件下的储层改造技术适应性差的困境。以沁水盆地长治北部地区为例,介绍了研究区地质概况和开发模式,分析了4种深部煤层气井水力压裂工艺技术及应用效果。结果显示以水平井为主要井型、实现压裂后井间干扰提产是规模化开发深部煤层气资源的主要途径。光套管压裂技术可实现大规模压裂,但容易造成储层污染,且可调性较差导致压裂效果偏差;连续油管压裂技术自动化程度和作业效率高,是目前的主流压裂技术,但是配套设施要求较高、成本高;常规油管压裂技术可实现射孔、压裂、封隔一体化作业,且射流效应定向性强,但是不能够带压作业,容易造成压力激动、压后堵前。为此,自主开发了常规油管带压压裂新技术。该技术以常规油管压裂技术为基础,在井口和井下油管内安装稳压装置控制压裂过程中油管内外的带压状态,配合钢丝绳打捞装置,优化上提下放程序,从而实现带压拖动压裂作业。该技术压裂施工曲线以压力平稳型为主,能够形成连续和平直的压裂裂缝通道,减少储层伤害;微地震监测显示压裂裂缝两翼长达70 m;试验井日产气量达4 000 m     

煤层气水平井高效钻进关键技术研究——以山西沁水盆地某煤层气区块为例

为提高煤层气资源开发利用效率,针对常规远端伽马和EMWD仪器判层不及时,薄煤层分辨率低,井眼轨迹易出层等难题,提出一种基于近钻头地质导向的高效钻进技术。以山西省沁水盆地某煤层气区块为工程实例,对区块内布置的多口水平井施工情况、应用特点及效果等进行阐述,总结出一套可推广、可复制的煤层气水平井高效钻进技术工艺,包括采用柔性钻具组合、选择合理钻进参数、结合井眼轨迹精细化控制技术等,为煤层气高效开发利用提供技术参考。     

川西采气厂首口地质导向水平井钻井技术

广金6-2HF井是川西采气厂在蓬莱镇组气藏首次应用随钻地质导向钻井技术完成的一口长水平段水平井。该井利用随钻地质导向技术及综合录井技术,优选钻具组合,精确控制井眼轨迹,准确卡住目的层砂顶以及A靶垂深,实现A靶精确着陆。单弯双扶钻具组合在蓬莱镇气藏具有良好的稳斜效果,该井水平段进尺为980.84 m,其中滑动钻进进尺为21.5 m,复合钻进进尺为959.34 m,复合钻进比例为97.8%,大大提高了钻井效率。岩屑录井显示,水平段钻遇泥岩4 m,泥质粉砂岩8 m,细粒岩屑砂岩968.84 m,储层钻遇率为98.8%。该井完钻后没有测井,利用地质导向资料及录井资料确定射孔位置,从而缩短了钻井周期,降低钻井成本。     

基于流-固-热耦合的深部煤层气抽采数值模拟

为了提高深部煤储层产气规律预测准确性、减小气井设计误差,分析了深部煤储层特征参数随埋深的变化规律,针对目前煤层气研究忽略了温度、地下水等因素问题,基于已建立的深部煤层气抽采流-固-热耦合模型,进行深部煤层气抽采数值模拟,分析不同地应力、初始渗透率、储层压力和温度等深部特征参数以及不同埋深条件下煤层气抽采的储层参数和产气演化规律。结果表明:渗透率变化为地应力增加、温度降低和煤层气解吸引起的煤基质收缩效应与储层压力降低引起的煤基质膨胀效应的综合竞争结果;随着煤层气和水被采出,储层温度降低和煤层气解吸占主导,储层渗透率升高;地应力对深部储层渗透率比例的变化起着主要作用,初始渗透率对产气速率起着控制作用;当煤层埋深小于临界埋深时,产气量随埋深逐渐增加,达到临界埋深后,产气量随埋深逐渐降低;低渗透率是制约埋深超千米的气井高产的关键。     

新安煤田新义井田深部勘查区二1煤煤层气地质特征

基于新义井田深部勘查区煤田地质勘查成果,分析了该区构造和二₁煤层展布特征,研究了二₁煤储层特征、煤层气含量及其分布规律、煤层气赋存条件。研究认为,勘查区二₁煤变质程度高,有利于煤层气的生成;煤储层孔隙度较高、围岩封闭性好,有利于煤层气赋存;煤体结构遭到严重破坏不利于煤层气运移;属正常压力、低渗煤储层。煤层气含量与埋深呈正相关趋势,DF₁断层为煤层气逸散通道。     

定向顺层钻孔“钻-冲-护”一体化增透技术试验

针对松软低透煤层瓦斯抽采钻孔塌孔严重、瓦斯抽采效果差、抽采达标周期长、抽掘采衔接紧张等问题,基于现有装备,提出了定向顺层钻孔"钻-冲-护"一体化低透煤层高效促抽瓦斯技术,该技术在长平煤矿实践表明:大功率定向钻机施工煤段长度达到340 m,煤段水力冲孔后总返煤量260.46 t,扩孔孔径φ0.87 m。对冲孔方式进行考察,发现回转冲孔方式和交叉冲孔方式效率优于水平冲孔方式。未采取下筛管工艺抽采钻孔平均瓦斯浓度为25.05%;全程下筛管护孔抽采钻孔平均瓦斯浓度为49.10%,一体化工艺下抽采钻孔百米瓦斯纯流量比普通钻孔水力冲孔护孔后抽采钻孔百米瓦斯纯流量提高了约11倍,瓦斯流量衰减系数降低了9.4%。瓦斯抽采浓度提高约2倍,百米抽采瓦斯纯量由0.08 m³/min增至0.94 m³/min,瓦斯抽采效果明显,保障了矿井的安全高效生产。