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煤层气多分支水平井钻井技术浅析
煤层气多分支水平井钻井技术浅析摘要: 由于我国煤层气储层具有渗透率低压力低的特点，直井煤层控制面积小，产量低，钻单支水平井不利于后期的排水降压作业，所以现在煤层气开发多采用羽状水平井，羽状水平井需要工艺井与排采井之间的连通，两井连通需要对两井距离方位偏差新的靶点坐标、南北坐标、东西坐标等进行精确测量，找出新的靶点，然后对定向井进行定向指导，确保成功连通。
可以提高单井的产量、降低钻井的综合成本。
本文主要介绍了煤层气多分支水平井的主要特点以及煤层气多分支水平井钻井的几种主要技术。
关键词：煤层气；多分支水平井；钻井技术一、煤层气多分支水平井的主要特点煤层气水平井主要借鉴的是常规天然气水平井的钻井工艺技术，但是，其工作的对象与煤层气的储藏性质和排采方式不相同，所以，在设计及施工的工艺等方面都有自己独有的特点：1、开发目的层比较单一，而且是水平面多分支。
运用多分支的水平井钻井技术来开发煤层气，当前通常是选择某个主力煤层进行开发，在某个单一层相似的水平面上会钻出很多分支，这和油井在两个以上的层位钻出的多分支也不相同。
2、目的层段的分支和进尺比较多。
因煤储层的地层压力及渗透率相对来说比较低，因此，如果要提高煤层气的产量，就要比常规的油气井有更加多的渗滤面积和排气通道，这就会使煤层段所钻的分支变得更多，通常有l到2个主分支，在主分支的两侧需要钻出多个，通常是6到8个分支，而累计煤层段的进尺通常需要达到4000米以上。
3、运用裸眼完井的方式。
煤层气的多分支水平井通常会运用裸眼完井的方式，这主要是因为：（1）煤层气的开发区一般也是煤炭的开采区，比如山西的沁水盆地。
按国家先采气、后采煤、采气和采煤一体化的政策要求，在采完气之后还需要采煤，然而采煤的禁忌是在煤层里有金属套管；（2）因为受到完井技术的限制，当前很多的分支井还较难下入完井的套管或者筛管。
4、主井眼和分支井眼的尺寸比较小。
由于煤层的强度和胶结的程度比较差，容易发生垮塌。
多分支井钻井技术综述与最新进展
井 、 井、 油、 测 试 注水 、 油层 改 造 、 井及 分 层开 采 修 的要 求 。其缺 点 是操 作 较 为 复 杂 ， 靠 性需 要 进 可
一
收 稿 日期 ：０ ６—０ ２０ １—２ ； 回 日期 ：０ ６—０ ３改 ２０ ５一儿 作 者 简 介 ： 光 颖 （９ ５ ） 女 ， 程 师 ，９ ９年 毕 业 干 大 庆 石 油 王 １６一 ， 工 １８
２ 多分 支井 钻井 技 术 最 新 进 展
随着 钻 井技术 的发展 ，多 分支 井 钻 井技 术 也
在 不断地 改 进 和创新 。膨胀 管定 位多 分 支井 钻井
技 术 、 能 多分 பைடு நூலகம்井 钻井技 术 、 智 鱼骨 型水 平 多分支 井 钻井技 术 是 近 几 年 涌 现 出 的新 技 术 。２ ０ ０ ２年
维普资讯
海 洋 石 油
・
１ ０・ ０
Ｏ Ｆ ＨＯ Ｅ Ｏ１ ＦＳ Ｒ Ｌ
２０ ０ ６年 ９月
文 章编 号 ：０ ８ ３ ６ ２ ０ ） ３ １ ０ ５ １ ０ —２ ３ ｛ ０ ６ ０ —０ ０ —０
多分 支 井钻 井技 术 综 述 与 最 新进 展
王 光 颖
（ 油 辽 河 油 田公 司 钻 采 工 艺 研 究 院 ， 宁 盘 锦 １４ １ ） 中 辽 ２ ００
摘 要 ： 多分 支 井 钻 井 技 术 是 在 单 一 井 眼 里钻 出若 干 个 支 井 ， 且 回到 单 个 主 井 筒 的 钻 井 新技 术 。 目前 ， 并 多分 支 井 钻 井 技 术 方 法 很 多 ， 括 套 管 开 窗锻 铣 侧 钻 、 设 窗 口、 眼侧 钻 、 向分 支 井 方 法 、 胀 管 定 位 侧 钻 和 智 能分 支 井 等 。 多分 包 预 裸 径 膨 支 井 钻 井技 术 具 有 很 多优 点 ： 加 井 眼在 油 藏 中的 长度 、 大 泄 油 面 积 、 高采 收 率 、 善 油 流 动 态 剖 面 、 缓 锥 进 速 度 、 增 扩 提 改 减 提 供 重 力 泄 油途 径 、 高 油 气 层 纵 向动 用 程 度 、 高 裂 缝 油 气 藏 裂 缝 钻 遇 率 、 济 开 采边 际 油 气藏 和 重 质 原 油 油 藏 、 重 提 提 经 可 复利用上部井段， 降低 钻 井 成 本 、 于地 面 井 口或海 上 井 槽 的 减 少 而 降 低 了 平 台 的建 造 费 用 、 由 降低 油 井 管 理 和 环 境 保 护 等 费 用 ， 高 了经 济 效 益 。 提 关键词 ： 多分 支 井 ； 钻井 ； 管 ； 管 ； 钻 套 衬 侧
煤层气多分支水平井钻井技术探究
一
数 、控制 操 作措 施 和施 工之 上认 真 地进 行 分 析 进而 判 断。 ７ 小井 眼 的钻井 技术 。 、 计 的方 向前进 。 ２ 直 井裸 眼 的造穴 技术 。 、 煤 层 气 多 分 支 水 平 井 通 常 采 用 的 是 直井 ， 排采 煤 层气 的生产 井 ， 是 能够 确保 １２ ５． 米 、２ ． 毫 米 的钻 头 进 行 钻 进 的 ， ４毫 １０ ５ ６ 工 艺井 和直 井之 间的连 通 。工作 人 员要 在 直 用这 么小 的井 眼 和长 裸 眼钻 进 时 ，一 定 要解 井 的煤 层气 处造 穴 ， 主要 过程 是 ： 直井 完 决好 小钻 具 、小 螺杆 以及 小 钻头 使 用 的寿命 其 往 及对 井下 的工 作 情况 进行 井 眼 的清 洁 、 判断 、 加 压 、 制循 环 的压 力 、 控 处理 事故 等 方 面的 问 题。 当然 ， 在实 际的施 工 中需要 应 用 的工艺 技 术有 很 多 ， 设备 的配套 也 有一 些要 求 ， 对 比如 钻 机要 装配 顶驱 、空气 欠平 衡钻 井 则要 安 装 井 控 的设 备 ，尤 其是 旋 转 的控 制头 及 液气 的 分 离器 等 。
Ｒ Ｒ 系统 ， Ｍ Ｓ 主要 是 利用 旋 转 磁性 接 头 ， 正 在 钻井 里 可 以产生 几 十米 之外 就 能够 探测 的一 个磁 场 信号 ，在 目标 井 里下 人 一个 有 线 的探 管， 以测 量 出磁场 的强度 及 方 向 ， 通 过对 测 并 量 的数 据进 行分 析来 判 断钻 头 和洞 穴 间 的相 艺。 对 位置 ，在 连通 前 还要 对 轨迹 进行 有 效地 调 当一 口井 完 成之 后 ，通 常需 要进 行 排水 整 ， 样才 能实 现连 通 。 这 降压 以使 煤层 气 解析 ， 这样 才 可 以产气 。 层 煤 ４ 欠平 衡 的钻井 技术 。 、 气 的多分 支水 平 井 因为其 工 艺 的特 点 ，需 要 为 了达到 保护 产 层 、 快 速度 、 于携 带 加 利 专 门的排 采直 井来 排 水 和产气 ，而且 这 口直 煤 屑 的 目的 ， 采用 欠平 衡 的钻 井 技术 ， 是 要 就 井 一定 要水 平 井相 连通 才 可 以达 到 目的。 因 从 另 外 一 口井 里 把 气 体 注 入 到 水 平 井 的 中 此 ，煤层 气 的 多分 支水 平 井通 常 都要 先打 一 间 ， 以实 现在 环空 的气 液 混合 ， 降低 液 柱 的 并 个排 采 直井 ，然 后再 在适 和的 位置 打 一 口水 压力 ，这种 情 况 也只 有在 煤层 气 多分 支 的水 平 井 （ 称 为工 艺 井 ）这 口水 平井 和 直 井 相 平 井 中才会 有 。 也 ， 连通 ， 之后 再钻 多分 支 的水平 井 。 ５ 、井 身 结 构 和井 眼轨 迹 优 化 的 设 计 技 二、 煤层 气 多分 支水 平井 钻井 技术 分 析 术 。 煤 层气 多分 支水 平 井是 多种 先 进 的钻 井 煤层 气 井通 常 比较浅 ，排采 直井 和 工艺 技术 综 合的 运用 ， 主要 有 以下 几种 技术 ： 井井 口问 的距 离 一定 要适 当 ，而 且还 要依 据
数 、控制 操 作措 施 和施 工之 上认 真 地进 行 分 析 进而 判 断。 ７ 小井 眼 的钻井 技术 。 、 计 的方 向前进 。 ２ 直 井裸 眼 的造穴 技术 。 、 煤 层 气 多 分 支 水 平 井 通 常 采 用 的 是 直井 ， 排采 煤 层气 的生产 井 ， 是 能够 确保 １２ ５． 米 、２ ． 毫 米 的钻 头 进 行 钻 进 的 ， ４毫 １０ ５ ６ 工 艺井 和直 井之 间的连 通 。工作 人 员要 在 直 用这 么小 的井 眼 和长 裸 眼钻 进 时 ，一 定 要解 井 的煤 层气 处造 穴 ， 主要 过程 是 ： 直井 完 决好 小钻 具 、小 螺杆 以及 小 钻头 使 用 的寿命 其 往 及对 井下 的工 作 情况 进行 井 眼 的清 洁 、 判断 、 加 压 、 制循 环 的压 力 、 控 处理 事故 等 方 面的 问 题。 当然 ， 在实 际的施 工 中需要 应 用 的工艺 技 术有 很 多 ， 设备 的配套 也 有一 些要 求 ， 对 比如 钻 机要 装配 顶驱 、空气 欠平 衡钻 井 则要 安 装 井 控 的设 备 ，尤 其是 旋 转 的控 制头 及 液气 的 分 离器 等 。
Ｒ Ｒ 系统 ， Ｍ Ｓ 主要 是 利用 旋 转 磁性 接 头 ， 正 在 钻井 里 可 以产生 几 十米 之外 就 能够 探测 的一 个磁 场 信号 ，在 目标 井 里下 人 一个 有 线 的探 管， 以测 量 出磁场 的强度 及 方 向 ， 通 过对 测 并 量 的数 据进 行分 析来 判 断钻 头 和洞 穴 间 的相 艺。 对 位置 ，在 连通 前 还要 对 轨迹 进行 有 效地 调 当一 口井 完 成之 后 ，通 常需 要进 行 排水 整 ， 样才 能实 现连 通 。 这 降压 以使 煤层 气 解析 ， 这样 才 可 以产气 。 层 煤 ４ 欠平 衡 的钻井 技术 。 、 气 的多分 支水 平 井 因为其 工 艺 的特 点 ，需 要 为 了达到 保护 产 层 、 快 速度 、 于携 带 加 利 专 门的排 采直 井来 排 水 和产气 ，而且 这 口直 煤 屑 的 目的 ， 采用 欠平 衡 的钻 井 技术 ， 是 要 就 井 一定 要水 平 井相 连通 才 可 以达 到 目的。 因 从 另 外 一 口井 里 把 气 体 注 入 到 水 平 井 的 中 此 ，煤层 气 的 多分 支水 平 井通 常 都要 先打 一 间 ， 以实 现在 环空 的气 液 混合 ， 降低 液 柱 的 并 个排 采 直井 ，然 后再 在适 和的 位置 打 一 口水 压力 ，这种 情 况 也只 有在 煤层 气 多分 支 的水 平 井 （ 称 为工 艺 井 ）这 口水 平井 和 直 井 相 平 井 中才会 有 。 也 ， 连通 ， 之后 再钻 多分 支 的水平 井 。 ５ 、井 身 结 构 和井 眼轨 迹 优 化 的 设 计 技 二、 煤层 气 多分 支水 平井 钻井 技术 分 析 术 。 煤 层气 多分 支水 平 井是 多种 先 进 的钻 井 煤层 气 井通 常 比较浅 ，排采 直井 和 工艺 技术 综 合的 运用 ， 主要 有 以下 几种 技术 ： 井井 口问 的距 离 一定 要适 当 ，而 且还 要依 据
分支井技术
增加油蒧动用程度，提高采收率
增 加 平 面 上 及 垂 直 面 上 的 驱 油 能 力， 增 加 产 量。
8。 注 入 井
新井或重钻井
21
类型
双向
迭加
三叉
人字形
肋骨形
辐射形
油藏埋深的限制
陆上油田
•经济上可能有问题 •-- 太 浅。 但 是 稠 油 •及 气 除 外 近海油田 •经济上可能有问题
2000 到 4000 英 尺
3.分支井分类及主要剖面类型
3.2不同种类分支井的剖面类型
•带有水平井眼的多层井推荐应用于具有气顶的大厚度油
藏。在此条件下，上层井眼（3-4个分支）在气顶范围内钻进， 下层井眼在油藏的含油剖面范围内钻进（图7）。这在油气接 触面不变。 •这种多层井剖面也可应用于底水油藏，用来防止底水锥 进（图8 a）。 •有非渗透泥岩石和泥灰岩层的含油砂岩和交替分布的油
分支井技术
分支井钻井完井技术
1.多底分支井的定义
国外在20世纪90年代后期大力发展多分支井，被认为是 21世纪石油工业领域的重大技术之一。 所谓多（底）分支井，是指在一口主井眼的底部钻出2口 或多口进入油气藏的分支井眼（二级井眼），甚至再从二级 井眼中钻出三级子井眼。主井眼可以是直井，定向斜井、水 平井。分支井眼可以是定向斜井，水平井或波浪式分支井眼。
主井筒注水泥 分支井为裸眼
主井筒注水泥 分支井下套管
主井筒和分支井 都注水泥
在英国壳牌
分支井钻井完井技术
4.分支井完井技术
4.1分支井的三个关键特征
完井技术是分支井中最复杂、最关键的工艺步骤，分支 井的三个关键特征是： 1.连通性（conectivity） 分支井的管线被一个对中机械连接到主井筒的套管上。静 水力悬挂体系从分支井延伸到最近的套管上。
简单讲什么是：T型多分支钻孔
技术应用
通过T型钻井技术对生产直井/定向井进行重复完井和 改造，丰富油田“提质增效”增产手段，改善油田单一井 型开发效果，实现经济效益最大化。
➢增储上产：增加单井泄油面积，快速提高单井产量；挖潜井间剩 余油，提高储量控制程度和采出程度，改善油田开发效果。 ➢稳油控水：实现定层、定向注水，完善注采井网，改善水驱方向， 提高水驱波及面积和驱油效率，达到增产增和稳油控水效目的。 ➢工艺措施：控制方向造缝，解堵储层污染带，改善油流动态剖面， 提供优势流道，代替压裂、解堵、侧钻等措施。
技术原理
开窗位置 造斜井 段
悬挂器位置
水平钻 进
柔性钻具
技术核心：单根长度0.15m的钻杆+柔性短节构成钻具组合
技术参数： 外径102mm 内径38mm 扭矩25KNm 适用钻压15t 抗外压25MPa 抗内压25MPa 抗拉强度120t
柔性钻具本体镶嵌耐 磨合金柱形成耐磨带， 有效防止钻具磨损
50吨/天
5吨/米/天
10米
100米 0.5吨/米/天
技术应用
油田开发后期综合改善治理 解除油层污染带扩大泄油半径 高部位剩余油或透镜体油气藏挖潜 开发薄层或中低渗油藏，提高采油速度 边底水活跃或高含水油藏稳油控水 边底水活跃或裂缝发育断块无法压裂改造油层 精细注水开发调整，提高水驱或注水效果 套损井T型定向侧钻沟通油层再利用
柔性钻具造斜钻进原理图（几何定圆法）
曲率半径为R, m;侧钻井眼直径为D, mm;预设柔 性单元直径为d, mm;柔性单元节长度L, mm.柔性 短节弯曲节点与井眼轨迹口心线重合，采用几 何定圆法对曲率半径R与柔生单元长度1、弯转 角度(钻进趋势角) a、造斜段需要柔性单元数目n 之间的几何关系决定造斜角度。
多分支井完井技术概况
五、TAML的多分支井分类
1级：裸眼侧钻或无支撑连接； 2级：主井眼下套管且胶结并有裸眼分
支井； 3级：主井眼下套管胶结，分支井也下
套管但没有胶结； 4级：主井眼和分支井均下套管并胶结； 5级：压力的完整性可在主、之井的交
汇处通过完井设备获得； 6级：压力的完整性可通过下套管取得，
不依靠完井设备； 6S级：下入井下分流器，成为井下双
三、多分支井技术应用的优势
钻多分支井就是要通过改善油藏泄油特性来提高投 资利用率。 主要目的是：
1、强化采油 2、提高钻井效率 3、提高采收率（特别针对枯竭油藏） 4、转移开采层位。
三、多分支井技术应用的优势
多分支井技术应用的优势是：
1、增加油藏的区域连通性，提高驱油效果，加强高粘稠油的重力泄流 能力，提高泄油面积，从而大幅提高油田采收率；
四、多分支井技术的发展历程
多分支井的概念起源于上世纪30年代，世界 上首先开展多分支井技术研究的是50年代初 期的前苏联。 前苏联工程师格里高扬提出并发展了“生产 层中的井眼分叉能够扩大表面裸露，如同一 颗树的根露于土壤一样”的理论，著名科学 家查偌维奇在格里高扬的启发下认为“带有 均匀岩石渗透率的生产层中的分支井可以提 高石油产量，并与分支井的数量成正比”。
八、多分支井的发展方向
能否应用多分支井技术的决定因素是油蒇工程，但钻井、完井工程技术人 员有责任协调各个项目，对所有数据进行汇总分析，评估主、支井交汇处 的稳定性，包括如套管开窗作业的铁屑清洗设计，是否要求重返井眼进行 修井作业等等。多分支井项目，与其它任何钻井项目一样，须由完井方案 设计开始从钻井到完井反复考虑设计。
分支井可以是直井到水平井 主
井
之间的任何斜井，可以钻新
多分支井钻井技术50页PPT
多分支井钻井技术
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
T型多分支钻井技术简介
3施工工艺
4.应用范围
5.完井技术
6.典型案例
3
一、 技术简介
1、目的和意义
提高单井产能，减少井网井数，提高采收率
T型多分支侧向钻孔技术主要是以提高采收率为根本目标，侧向分支井眼能够
增加泄油面积，提高产油和导流能力，降低渗流阻力，大幅提高单井产量和采 收率，降低综合开采成本，实现高效开发。
4
一、 技术简介
油田常规应用
T型水平井生产能够更好地抑制底水锥进速度，挖掘剩余油，提高采收率，对于给定的采油
速度，水平井可以延缓水锥、气锥的推进速度，延长无水采收期和中低含水采收期，提高采收 率。
油 层
水锥（脊） 水 层
四、 应用范围
应用四：开发整装高含水油藏
油田常规应用
油田开发进入中后期，部分区块顶水、底水或边底水十分活跃。应用T型水平井能避开水层对
衰竭油田综合改善治理 薄层或中低渗油藏提高采油速度 边底水活跃或高含水油藏稳油控水 精细注水开发调整提高水驱效果 解除油层污染带扩大泄油半径 高部位剩余油或透镜体油气藏挖潜 增加注CO2井吞吐半径，提高增油效果， 延长吞吐轮次周期 污水回灌井增注降低污水处理成本 超浅层油砂T型多分支水平井开采 稠油井注蒸汽辅助重力泄油SAGD技术 套损井T型定向侧钻沟通油层再利用 边底水活跃或断层发育断块无法压裂井 的油层改造。
三、 施工工艺
1、适用储层
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三、 施工工艺
2、井况资料
管柱图 构造图 断面图
（1）原井井史；
（2）原井套管记录；
井身结构图
钻井设计数据表
地层数据 表
新井预测数据 表
油藏剖面图
（3）原井固井质量曲线； （4）地质分层及岩性描述； （5）原井陀螺测斜数据； （6）侧向钻孔地质设计书；