煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进研究
煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进研究
煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进研究摘要：近年来，随着中国煤层气开采的发展，新储层日益复杂，老煤层气田发展的困难也越来越大。
进一步提高老煤层气田发展效益，合理发展边际油地面积和提高油气采收率，是中国石油工业的共同目标。
近年来，在中国新发现的低渗透储量已占据全国新探明储量的50%以上。
应增强中国低渗透新探明储量的发展优势，大大提高单孔生产率。
实现低渗透率煤层的合理开发利用，实现国民经济的基本能源需求，是发展中国深煤层气产业的一个迫切任务。
本文对煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进进行分析，以供参考。
关键词：煤层气；水平井；钻井工艺；研究引言水平井钻井技术是煤层气高效抽采的关键技术之一。
中国的煤层气钻井技术主要借鉴引用油气开发钻井工艺，随着当前钻井技术的不断发展，水平井钻井技术体系已取得长足进步，尤其是在井眼轨道、井身结构、井眼轨迹和井眼稳定性影响因素探究等方面，技术工艺和参数优化水平有了很大的提升。
但对于煤层气开发，上述技术改进大部分基于工程技术研究方面，很少有基于煤层气开发原理的技术研究，因此有必要基于煤层气水平井井型设计，研究综合各类煤层气水平井井型的优点和缺点，针对性提出配套钻井工艺参数优化方法，提高煤层气水平井抽采效率。
1水平井分段压裂工艺研究1.1水力喷射分段压裂工艺水力喷射分段压裂是一种集射孔、水力压裂、封隔于一体的新型增产技术。
该工艺通过特殊套管爆破和岩石成孔等手段产生高速流体。
工作面流体压力大于破裂压力，形成单向主裂纹。
实际施工中会泵送少量的橡胶液，若确定载体溶液与喷嘴之间的距离，则孔数会迅速增加。
在注塑成型、密封圈关闭几分钟后，根据密封圈的设计性能或最大密封圈压力下的最大允许泵速，从密封圈中去除橡胶。
此时应根据设计排砂量和磨管内砂浓度对混合砂进行破碎。
第一次研磨后，调整钻具，使喷嘴对准下一次挤压和喷射研磨的位置，然后进行分级研磨。
根据需要，在不同裂缝尺寸的水平井中，可通过单根管线进行水力浇筑，并可以精确控制水平井的水力裂缝位置。
浅谈如何提高煤层气钻井质量的技术
浅谈如何提高煤层气钻井质量的技术1 前言煤层气是一种赋存在煤层中、以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，俗称瓦斯。
当煤层气的主要成分甲烷在空气中的浓度达到5%-16%时，遇明火便会爆炸，因此，它一直被看作是煤矿开采过程中的危险气体。
但如果将其利用起来，则是一种优质能源和重要的化工原料。
煤层气钻井工艺与石油钻井工艺基本类似，都是在井眼钻成之后，全井下生产套管，固井，最终达到采气的目的。
煤层气钻井技术具有一定的难度，如何有效避免煤岩体的伤害，提高煤层气钻井的质量，是众多勘探人员面临的首要难题。
2 煤层气钻井中的关键技术问题2.1井斜控制井斜指的是实钻井眼对设计铅锤井眼的偏离。
井斜的不合理控制会带来键槽卡钻、起下钻遇阻、井壁坍塌；钻柱磨损套管；钻杆接头损坏；下套管困难，影响固井质量等众多不良后果，也就是说井斜对后续施工有极大的影响。
因此，钻井质量中的井斜有着极其严格的要求：当井深达到500m时，井斜控制在0到1.0度间为优质；1.0到2.5度为合格；2.5到3.0度为不合格；超过3.0度则为报废。
因此，井斜的控制是煤气层钻井施工的一个关键环节。
造成井斜控制不当的原因涉及多个方面的原因，例如：钻机的安装不当、钻具组合的不恰当、开钻钻进参数的不合理、松软地层中没有控制地尺不当或者单点测斜的滞后等。
2.2钻井液固相控制钻井液固相控制是指在保存适量有用固相的前提下，尽可能地清除无用固相，它是实现优化钻井的重要手段之一。
在煤气层钻井施工中，一开对钻井的液性可以不做要求，以确保钻井生产正常进行为基本原则。
但从二开起，必须采用清水钻进，在进入煤系地层之后，更是有一系列要求：粘度23-25s、密度 1.02-1.04g/cm3、pH值7.5-8、含沙量<0.5%。
在煤层钻进时，为了避免对煤层产生伤害，更是将钻井液密度严格控制在1.01～1.03g/cm3之间。
煤层气多分支水平井钻井工艺研究
２ ．Ｒｅｅ ｒ ｈ Ｉｓｉ ｔ ｆ Ｐｅｒ ｌｕ Ｅｘｐ ｏａ ｉｎ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ— ａ ｇ ａ ｇ，Ｐｅｒ Ｃ ｉａ，Ｌ ｎ ｆ ｎ ６ ０ ７，Ｃｈ ｎ ｓａ ｃ ｎ ｔｔ ｅｏ ｔｏｅ ｍ ｕ ｌｒ ｔｏ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔＬ ｎ ｆ ｎ ｔｏ ｈ ｎ ａ ｇ ａ ｇ０ ５ ０ ｉａ）
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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。
煤层气欠平衡水平井施工工艺研究
本井 在施 工 中采 用 空 气 潜 孔 锤 钻 进 ， 用 绳 索 取 利 芯， 了解 地层情 况 ， 对煤层 含气量 进行 了测试 和分 析 ， 而
后 回填进 行水平 段施 工 。
石 炭系 太原 组 ： ６ ． ０ ７ ６ ０ ｒｍ， 厚 ７ ｍ 以 ６０ ０ ～ ３． ０ ａ 钻 ６
第 四系 ：． ０ ９ ． ０ 钻 厚 ９ ． ０ １ ２ ～ ６ ０ ｍ， ４ ８ ｍ。本 组 为 黄
石炭 系 本 溪 组 ： ３ ． ０ ７ ９ ０ ｍ （ 穿 ） 钻 厚 ７ ６ ０ ～ ６． ０ 未 ， ３ ｍ。以深灰色 泥岩 、 ３ 细砂 岩 、 灰岩 、 石 灰色 铝 土质 泥岩 为主。
主要 为灰色 砂质 泥 岩 ， 色 细 砂 岩 。底 部砂 岩 （ ４ 为 灰 Ｋ） 灰色细 砂岩 ， 位于井 深 ６ ４ ０ ￣ ６ ９ ０ 主 ， 长石次 之 ， 暗色矿 物及 云母碎 片 ， 含 泥质 胶结 。与
下伏 地层呈 整合接 触 。
８ ７ —６５ （．５ １８ 。 ．８ ． ６ Ｏ ３ ） ． ７
１ 施 工区域地 质地 层情 况 本 区钻遇地 层 自上 而 下 为 ： 二叠 系 上 统石 千 峰 组 、 上 石盒子 组 、 叠 系下统 下 石 盒 子组 及 山 西组 、 原 组 二 太 石炭系 中统本 溪组 ， 钻遇 地层 分述 如下 ： 将
二 叠 系 山 西组 ： ３ ． ０ ６ ０ ０ ｍ， 厚 ２ ｍ。 由 ６９ ０ ￣ ６． ０ 钻 １ 深灰 色砂质 泥岩 、 细砂 岩及黑 色煤层 组成 。下 部 主要 煤
层： ３号煤 ６ ５ ４ ￣６ ７ ５ ｍ。 ４．３ ４． ３
识别 、 高煤 层钻 遇率 、 分 支水 平 井 排 采 和修 井 等 等 提 多 众多方 面 的技术 问题 ， 然有待 研究 、 仍 探索 和发展 ， 特别 是关键技 术 的工具 和装备 国产化 研发 。
煤层气钻井水平井施工的难题及对策
煤层气钻井水平井施工的难题及对策作者简介：张鹏展（１９８４－），男，河南滑县人，本科，钻探工程师，研究方向：勘查技术与施工㊂张鹏展（河南省煤田地质局四队，河南郑州４５０００３）摘㊀要：作者根据自己在生产实践中摸索出来的经验，从三个方面对煤层气钻井水平井施工中的难题及对策提出了自己的看法：在造斜阶段，要特别注意托压问题，煤层着陆点问题；在煤层水平段钻进时，要严防触底触顶问题，在薄煤层中钻进轨迹应尽量处在煤层中下部，要管理好钻井液，注意控制钻时；在脆性煤层中钻进时，要确保钻进时钻井液性能合理；要一丝不苟地照章操作，以免因操作过猛引起煤层井壁失稳和压裂煤层；要控制好钻压，采取复合钻进和定向钻进相结合的方式循序钻进㊂关键词：煤层气钻井；水平井；难题及对策中图分类号：ＴＥ２５文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－２３３９（２０１９）０２－００９３－０２１㊀引言水平井系指井斜角达到或接近９０ʎ，井身沿着水平方向钻进一定长度的钻井㊂一般来讲，水平井可以增加目的层长度，增大泄油㊁泄气面积，数倍地提高油㊁气产量㊂由于煤层气水平井单井产量高，成本回收快，有直井不能替代的优势和潜力，我国各涉足煤层气的企业都在积极筹划采用水平井开发煤层气，水平井技术必将成为开发煤层气的主要技术手段之一㊂近几年来，我单位先后在山西沁水及陕西延安等几个区块施工数十口煤层气水平井，对于水平井施工中的一些难点和应对措施具有比较成熟的经验㊂２㊀造斜阶段的难题及对策造斜，顾名思义是指从设计好的造斜点开始，使钻头按照预定的轨迹偏离井口铅垂线而进行倾斜钻进的过程㊂在水平井钻井中，造斜段钻进是关键的一环㊂而在这一环节，极易出现以下问题，若不加以预防，将使施工困难：（１）托压现象㊂由于井眼轨迹以及各种阻力的原因使钻具加压后，压力很难传递到钻头；综合录井仪器及指重表显示，在钻压不断增加时，钻头的位置不变，没有进尺，泵压不升高㊁不憋泵，在钻压继续增加时可能会突然憋泵㊂托压一方面影响正常的定向施工，另一方面如操作不当易产生卡钻㊂为预防和解决这一问题，需采取以下措施：一是加强井眼轨迹的控制，最有效的措施是简化钻具结构，减少钻铤的数量，增加加重钻杆的数量，降低钻具的刚性，减少钻具与泥饼的接触面积防止托压和黏卡㊂二是加强净化包含加强泥浆的携砂性能和固控设备的使用，并加强短起下作业破坏井壁岩屑床㊂三是钻井液要具有良好的润滑性能㊂为此，必须减小钻井液的失水及含砂量㊂实钻中，及时加入降失水剂㊁防塌剂㊁润滑剂以提高钻井液的润滑和防卡性能㊂同时，还根据孔内情况，及时跟进ＣＭＣ，加入多元共聚物，以提高钻井液的黏度和携岩性能㊂通过这些措施，以达到钻井施工中 造斜后全面实施减阻防卡措施 的要求，保证造斜段的顺利施工㊂（２）严格按照设计规程施工㊂钻达造斜点时，司钻必须严格按照定向设计的要求操作，操作要平稳，不要提前加压，以免导致造斜失败㊂要选用合适的螺杆钻进，不发生因造斜率不够而起钻换螺杆情况㊂同时，在造斜过程中要认真检查定向仪器及动力钻具性能，以保证达到定向段的机械转速㊁井斜和方位的要求㊂（３）找准煤层着陆点㊂着陆点是造斜段的关键工序，钻遇标志层时与录井队沟通好，观察岩屑㊁钻时㊁气测等变化，做好地层对比，修正着陆轨迹㊂造斜钻进过程中，定向段使用ＭＷＤ仪器（井斜㊁方位㊁随钻伽玛等项目），水平段使用ＬＷＤ（方位伽玛㊁电阻率／类电阻信号值㊁井斜㊁方位㊁立管压力㊁钻速等），来完成导向要求㊂钻进时，地质导向人员加强地层对比分析优化井眼轨迹使用，提前作出地质预告并通知造斜人员，以便造斜人员及时微调轨迹㊂遇到井下情况异常，现场造斜人员可及时与甲方现场监督人员沟通，调整技术措施㊂３㊀水平钻进阶段的难题及对策煤层水平钻进是整个钻井施工的关键环节，能否顺利钻达目的点位并下入筛管，直接决定了钻井施工的成败㊂此阶段应注意以下几个方面：（１）触顶与触底现象㊂在煤层进行水平钻进中，有时煤层会突然不见了，而按照所掌握的地质资料是不应３９该出现这种情况的，这就是触底或触顶现象㊂一旦遇到这种情况，就要及时退回，侧钻重新定向（亦即新孔Ｍ２）㊂此刻，操作人员必须按监督人员㊁定向人员的指令，平稳操作，不能出现溜钻㊂在开始划眼时，一定要控制在１００ｍｉｎ／ｍ的速度钻进㊂同时要严格控制泵压（以８ １０ＭＰａ为宜）㊂从第２ｍ开始时（此时仪器显示微弱钻压），控制在５０ ６０ｍｉｎ／ｍ的速度，钻进３ ５ｍ时，一般就会出现钻压㊂从１０ｍ左右之后，控制在１０ １５ｍｉｎ／ｍ；钻进２０ ３０ｍ，则证明Ｍ２已经得到巩固，重新定向成功，方可正常钻进（３ ４ｍｉｎ／ｍ）㊂（２）遇到煤层厚度较薄㊁倾角急变时，则容易进入顶板灰岩和底板泥岩层位，导致进尺变慢，影响钻进速度㊂遇到此种情况，钻进轨迹应尽量处在煤层中下部，同时要勤调㊁微调井斜，保证轨迹平滑和煤层钻遇率，尽量少出煤或者不出煤，避免进入顶㊁底板，造成后期施工相对的复杂㊂（３）使用好钻井液㊂水平井钻进中，钻井液中使用瓜胶㊁黏土稳定剂和杀菌剂，泥浆密度１．０２ １．０４ｇ／ｃｍ３，黏度４５ ５３ｓ㊂此环节中的关键在于控制钻井液失水，确保岩屑能及时带出地面，保证煤层不会由于泥浆的渗透而造成垮塌，为快速钻进提供安全保障㊂钻进施工人员应坚守岗位，加强坐岗，认真观察记录井口钻井液返出情况和振动筛煤屑返出情况，认真观察记录钻井液总量㊂后期扭矩增大（５ ６ｋＮ㊃ｍ），完钻起钻前及时跟进润滑剂，减小井壁摩阻，保证筛管顺利下入㊂（４）在煤层段水平钻进过程中，钻进时间过长时应活动钻具，防止黏卡钻具㊂同时，在煤层中钻进，由于地层易跨塌㊂所以，在煤层钻进时，钻至８００ｍ左右及时控制钻时，以利于带砂㊂４㊀脆性煤层中钻进的难题及对策由于断层的作用，使得一些煤层比较脆，而且存在互相垂直的天然裂缝，而这种脆性地层中钻进极易引起井下垮塌㊁卡钻等复杂事故，甚至井眼报废㊂因此，在这种煤层中的水平钻进，特别要抓好以下几点：（１）确保钻进时钻井液性能合理，其黏度保持在４０ｓ以上，并在钻井液内加入防塌材料，要求固控设备（除泥器㊁除砂器㊁振动筛㊁离心机）使用率达１００％㊂控制好泥浆的固相含量，勤探锥形灌的沉砂，一旦沉砂较多，及时清灌㊂泥浆工要坚持坐岗，确保钻进的正常运行㊂（２）一丝不苟地照章操作㊂起下钻时，严禁操作人员速度过快，杜绝野蛮操作㊂每次起下钻时，监督人员都要在钻台盯守㊂遇到起钻困难的点㊁井段，都要处理顺畅后再继续起钻㊂每次开泵须缓慢，先将柴油机转速调至最低，再逐步达到正常值，避免压力激动造成煤层井壁失稳和压裂煤层㊂在下筛管时若有遇阻情况，要及时汇报并采取合理的措施使之顺畅后方可继续进行㊂（３）控制好钻压，在煤层中水平钻进时，钻压控制在２ ３ｔ㊂同时要防止托压，采取复合钻进和定向钻进相结合的方式循序进行，每加一根９ｍ的钻杆前４ｍ定向钻进，后５ｍ复合钻进，如此反复依次进行㊂５㊀结语对于煤层气钻井水平井施工的难题，主要从以下３个方面解决：（１）造斜阶段，一是要预防托压很关键，发现问题，及时解决；二是随时关注着陆轨迹，找准煤层着陆点㊂三是要精心操作，保证斜率复合要求㊂（２）在煤层中水平钻进时，一是要严防触底触顶问题；二是在薄煤层中钻进轨迹应尽量处在煤层中下部；三是要管理好钻井液；四是注意控制钻时㊂（３）在脆性煤层中钻进时，一是要确保钻进时钻井液性能合理；二是要一丝不苟地照章操作，以免操作过猛引起煤层井壁失稳和压裂煤层；三是控制好钻压，采取复合钻进和定向钻进相结合的方式循序钻进㊂参考文献：［１］㊀郭元恒，何世明，刘忠飞，等．长水平段水平井钻井技术难点分析及对策［Ｊ］．石油钻采工艺，２０１３（１）：１４－１８．［２］㊀魏殿举．川西地区中浅水平井钻井难点与对策［Ｊ］．钻采工艺，２０１５（２）：１０５－１０７．［３］㊀邓增库，左洪国，夏景刚，等．冀东油田水平井钻井液技术［Ｊ］．钻井液与完井液，２００５（４）：７２－７３．４９。
煤层气钻完井的难题与技术
前言煤层气又称煤层甲烷,是一种优质高效清洁能源。
凭借良好的安全效益、环保效益和经济效益，煤层气的勘探开发已在国际上引起广泛的关注。
我国煤层气资源十分丰富,但是目前我国的天然气勘探开发还处于起步阶段。
中原钻井通过多年的攻关研究和试验，形成并掌握了一整套适合煤层气的钻井完井工艺技术，其内容包括：煤层造穴技术、连通技术、煤层井眼轨迹控制技术、水平分支井技术、充气欠平衡钻井技术、煤层绳索取心技术、煤层气完井技术、煤储层保护技术、煤层气井完井技术等。
一、煤层气井钻井完井的特殊性煤层气钻井完井技术是建立在煤层地质力学性质及开采要求基础之上的。
煤层具有不同于其他储层的特殊地质特性表现在以下几个方面：1、井壁稳定性差，容易发生井下复杂故障。
煤层机械强度低，裂缝和割理发育，均质性差，存在较高剪切应力作用。
因而煤层段井壁极不稳定，在钻井完井过程中极易发生井壁坍塌、井漏、卡钻甚至埋掉井眼等井下复杂。
2、煤层易受污染，实施煤层保护措施难度大。
煤层段孔隙压力低且孔隙和割理发育，极易受钻井液、完井液和固井水泥浆中固相颗粒及滤液的污染；但在钻井完井过程中，为安全钻穿煤层，防止井壁坍塌，又要适当提高钻井液完井液的密度，保持一定的压力平衡。
这就必然会增加其固相含量和滤失量，加重煤层的污染。
因此，存在着防止煤层污染和保证安全钻进的矛盾，从而使实施煤层保护较油气层更为困难。
3、煤层破碎含游离气多，取心困难。
煤层机械强度低，一般煤层取心收获率低，完整性差。
而且煤层气井都是选择在含气量较高的煤区，割心提升时，随着取心筒与井口距离的缩短，煤心中游离气不断逸出，当达到一定值时会将煤心冲出取心筒，造成取心失败。
4、煤层气井产气周期长，对井的寿命要求高。
煤层气主要是吸附在煤层缝、隙表面上的吸附气，它的产出规律与天然气正好逆向，须经过较长时间的排水降压后才慢慢地解吸。
据有关资料介绍，煤层气井少可供开采20年以上，因此对井的寿命要求特别高。
二、煤层气井钻井技术1、煤层造穴技术为了易于实现水平井与洞穴井在煤层中成功对接并且建立气液通道，需要在洞穴井的煤层部位造一洞穴，洞穴的直径一般为0.8～1.5m，高为2～5m。
煤层气多分支水平井钻井技术探究
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
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煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进
研究
摘要：近年来，随着中国煤层气开采的发展，新储层日益复杂，老煤层气田发展的困难也越来越大。
进一步提高老煤层气田发展效益，合理发展边际油地面积和提高油气采收率，是中国石油工业的共同目标。
近年来，在中国新发现的低渗透储量已占据全国新探明储量的50%以上。
应增强中国低渗透新探明储量的发展优势，大大提高单孔生产率。
实现低渗透率煤层的合理开发利用，实现国民经济的基本能源需求，是发展中国深煤层气产业的一个迫切任务。
本文对煤层气水平井钻井工艺分析与技术改进进行分析，以供参考。
关键词：煤层气；水平井；钻井工艺；研究
引言
水平井钻井技术是煤层气高效抽采的关键技术之一。
中国的煤层气钻井技术主要借鉴引用油气开发钻井工艺，随着当前钻井技术的不断发展，水平井钻井技术体系已取得长足进步，尤其是在井眼轨道、井身结构、井眼轨迹和井眼稳定性影响因素探究等方面，技术工艺和参数优化水平有了很大的提升。
但对于煤层气开发，上述技术改进大部分基于工程技术研究方面，很少有基于煤层气开发原理的技术研究，因此有必要基于煤层气水平井井型设计，研究综合各类煤层气水平井井型的优点和缺点，针对性提出配套钻井工艺参数优化方法，提高煤层气水平井抽采效率。
1水平井分段压裂工艺研究
1.1水力喷射分段压裂工艺
水力喷射分段压裂是一种集射孔、水力压裂、封隔于一体的新型增产技术。
该工艺通过特殊套管爆破和岩石成孔等手段产生高速流体。
工作面流体压力大于
破裂压力，形成单向主裂纹。
实际施工中会泵送少量的橡胶液，若确定载体溶液
与喷嘴之间的距离，则孔数会迅速增加。
在注塑成型、密封圈关闭几分钟后，根
据密封圈的设计性能或最大密封圈压力下的最大允许泵速，从密封圈中去除橡胶。
此时应根据设计排砂量和磨管内砂浓度对混合砂进行破碎。
第一次研磨后，调整
钻具，使喷嘴对准下一次挤压和喷射研磨的位置，然后进行分级研磨。
根据需要，在不同裂缝尺寸的水平井中，可通过单根管线进行水力浇筑，并可以精确控制水
平井的水力裂缝位置。
该技术被广泛应用，可用于水平井完井和钻井，建筑安全
性高，施工时间短。
由于钻孔时间短，储层损坏率低，无需机械封隔。
这是一项
现代水平井找平技术，国内外已有数百口砂酸处理井成功应用。
1.2环空封隔器分段压裂技术
环空封隔器分段压裂是将封隔器置于设计位置，用管道密封环空封隔器，然
后在支撑环中压碎。
解锁时，按下压力管路，断开连接，打开冲洗通道阀门，冲
洗完毕后取出被压碎的管柱。
再重复这些步骤加深研磨程度。
该技术施工过程中
使用的钻具较少，遇沙塞事故时，与选用双重密封、机械桥塞+封隔器的分段压
裂相比，处理难度系数比较低。
施工过程中，摩擦力低，设计档次高，设计难度低。
该技术应用于吉林油田的施工中，通过这项技术，水平井产量稳定在周围直
井产量的3.5倍。
2排采工艺优化
2.1井下泵组的优化
为了适应较大狗腿度的井眼，缩短了泵筒（芯）的长度，提高井眼的适应性。
主要是将泵组在原有的基础上进行缩短，尺寸缩短能更好的应对大斜度井况，狗
腿度变化大的井起下工具更通畅；同时减轻了重量，特别是泵芯重量减轻后，更
容易实现起泵芯操作。
为了解决排采过程中泵芯卡，无法更换泵芯检泵的问题，
通过优化改进泵组结构，减少检泵频率。
主要是优化泵芯和中心管插头的结构，
提高起泵芯成功率：改造泵芯和中心管插头的结构，在泵芯本体的外侧设置“凸”起的台阶，在中心管插头的内侧设置“凸”起的台阶。
泵芯遇卡时，上提中心管，带动泵芯一起向上移动，实现泵芯解卡。
2.2管柱结构优化
电潜螺杆泵在排采运转时，杆柱旋转，受偏心距和扭矩作用，抽油杆与油管
内壁的接触、摩擦，越靠近转子，偏心距作用越明显，偏磨越严重，导致油管磨穿。
因此，一般在井斜较大的定向井或水平井，一般推荐使用无杆排采设备。
为
试验螺杆泵在马必东区块L型水平井的应用，进行管柱结构优化使用万向导向装
置和双保护接箍，可以大大延长检泵周期。
2.3螺杆泵补水系统
螺杆泵排采设备在工作过程中，流套压控控制不好或者动动液面控制不当容
易造成烧泵，另外当井筒水质变差时还容易引起卡泵的问题，为此通过优化给井
筒内补水理念，一方面避免烧泵，另一方面改善井筒内水质环境，提高泵组的运
行效率。
补水系统主要由地面水箱及补水系统，当水箱液面下降到设定位置时，
补水系统直接自动给水箱补满水；井下主要有水管和注入头组成，水管和注入头
下入深度根据下泵深度确定，在下泵时连着油管一起入井。
3井型设计改进
3.1 L型水平井
L型水平井是目前使用较多的一种设计方式，主要包括采动区L型水平井和
常规地面抽采L型水平井。
一般在生产准备区布置采动区L型水平井，其中，水
平段在煤层顶板，直井段结合地质情况特殊设计。
该方式兼具煤矿高位钻孔抽采
和地面直井抽采的优点，能够通过煤层采动影响，有效释放地层应力，提高储层
渗透率，可以大规模推广应用。
在远景规划区一般布置常规地面抽采L型水平井，该设计方式能够通过排水降压使煤层中甲烷解吸产出，通过全水平段下入筛管或
套管，对水平井进行压裂或者氮气扩孔增渗，提高储层渗透率。
3.2 U型水平井
U型水平井由一个直井和一个水平分支组成，其中，直井主要在煤层处造穴，水平井穿过洞穴与直井连通。
U型水平井能够对煤层形成有效支撑，防止水平段
垮塌，实现水平井产量的大幅提升。
但该设计方式技术难度大，占地面积大，而
且造价成本较高，不符合大规模推广使用要求。
3.3直斜段固井技术
采用二开钻井工艺时，由于二开钻进直接钻完水平段，极易导致直斜段未固井，造成井筒坍塌，需采用直斜段下套管固井技术，通过在套管外增加分级箍、
封隔器及盲板等加固部件，实现了直斜段固井、煤层段不固井，有效增强了直斜
段稳定性，降低了水平井直斜段施工风险，同时也避免了对水平井段煤层的污染。
3.4储层保护性能评价
将煤岩岩心在不同钻井液中加压5MPa浸泡24h后，使用TAW-1000型岩石力
学试验设备测试其单轴抗压强度，每组钻井液测试2块岩心作为平行样，针对不
同钻井液类型，使用JHDS-Ⅲ型高温高压动态失水试验仪和KDY-50型岩心流动试
验装置对煤岩岩心开展储层保护性能试验。
首先，用地层水饱和待测岩心，用氮
气测试煤岩在束缚水饱和度下的初始渗透率；然后，在压差3.5MPa条件下用钻
井液对岩心进行污染，再反向驱替2倍孔隙体积的破胶液，测试破胶后的煤岩在
束缚水饱和度下的气测渗透率，计算渗透率恢复率。
结束语
（1）优化同心双管射流泵井下泵组减少了排采过程中泵芯遇卡的问题，优
化了地面工艺流程实现一拖二排采，一台柱塞泵能同时满足两口井的排采要求，
降低单井能耗。
通过现场应用试验取得了比较良好的效果。
（2）优化螺杆泵增
加万向导向装置和双保护接箍降低偏磨，增加注水系统降低烧泵风险，通过现场
应用取得了一定的效果。
参考文献
[1]陈金宏,爬行器在煤层气水平井分簇射孔中的应用[J].中国煤层
气,2022,19(01):45-47+26.
[2]李艳昌,刘海龙,贾进章.对称多分支水平井煤层气水电模拟试验研究[J].煤炭科学技术,2022,50(10):135-142.
[3]何钰,山西忻州保德区块保-平30煤层气L型水平井施工实践与认识[J].浙江国土资源,2021(S1):88-94.
[4]张松航,不同排采程度煤储层注CO_2驱煤层气模拟评价[J].煤炭学
报,2022,47(03):1275-1285.
[5]徐凤银.我国煤层气高效开发关键技术研究进展与发展方向[J].煤田地质与勘探,2022,50(03):1-14.。