多分支水平井技术在大佛寺井田煤层气开发中的应用
煤层气多分支水平井钻井技术研究

煤储层的吸附能力强、应力敏感性强、速敏性强以及水敏性、碱敏 性强等特点,决定了煤层容易受到伤害。 煤层胶结疏松,施工水平井容 易发生坍塌卡钻事故。 另一方面,由于分支井连接处之间距离较小,原 始地应力释放后,连接处处于力学最不稳定状态。 因此,煤层气多分支 水平井对钻井液具有比普通定向井更高的要求,在保持井壁稳定的前 提下,尤其要解决好润滑降低摩阻和储层保护两个难点。 2.3.1 钻井液与储层保护。 煤层作为煤层气的储集层与常规储层(砂 岩、碳酸盐岩)有很大差别。 煤层具有高吸附性、低渗透性,且易受压 缩、破碎。 这些特性决定了煤层受钻井过程的影响比常规储层大得多, 也就是说,在煤层气钻井过程中,煤层受到的伤害远大于常规储层,而 煤层气的煤层伤害直接影响到煤层气的解吸、扩散、运移及后期排采。 因此煤储层伤害是影响煤层气开发成功率的决定因素,尤其对中国许
随钻电阻率、自然伽马测井是煤层气多分支水平井在井眼轨迹与 地层穿越关系方面应用的关键技术。 井眼轨迹常会在煤层标志层界面 上下波动,由此引起的测井响应特征变化能够反映空间上的煤体结构 和岩性变 化;实时参数采集、解释、导向技术被誉为钻头的眼睛,能及 时分析研究钻头上、下倾钻进方向,防止或预告钻头钻出煤层顶底界 面;轨迹控制过程中通过增斜或降斜、改变钻进方位实时调整三维井 身轨迹变化,使钻头始终处在目标层沿最佳层位延伸钻进。 钻进过程 中即使煤层倾角变化不大,但若不能充分认识井斜角与地层倾角之间 的变化关系,井眼轨迹则有可能钻穿或钻过煤层。 因此,随钻测井评价 要结合煤层已有岩性特征、综合录井信息来分析研究沿三维井眼轨迹 地层参数响应规律。 2.2.2 电磁随钻测量技术(EMWD)
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。
多分支井技术在大城区煤层气勘探开发中的应用研究

维普资讯
第 2期
多分支井技术在大城 区煤层气勘探开发 中的应用研究
4 1
井技术 突破 了原 来直井 点 的范 围局 限 ,实 现 了广域 面 的效 应 ,可 以大范 围沟通 煤层 裂 隙系统 ,扩 大 了 煤 层气 降压 范 围 ,降低 煤层 水排 出 时的阻 力 ,大幅
控制与水平大位移延伸、多分支侧钻和欠平衡钻井 等尖 端技术 成果 ,形 成 了一种兼 具造 穴 、布缝 和导 流效果 的煤 层气 开发 应用技 术 。它通 过在 煤层 中部
署 水平 分支 井 眼 ,扩大 井筒 与煤层 的接触 面积 ,有
作者简 介 邢政 ,男 ,1 5 9 年生 ,河北省永 清县人 ,工程师 ,毕业于山东矿业学院 ,地质工程专业 。 7
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双煤层多分支水平井煤层气开采技术研究及应用

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多分支井注气开发煤层气模型

多分支井注气开发煤层气模型煤层气开发是一项具有重要意义的能源开采活动,对于缓解能源紧张和减少环境污染具有积极作用。
然而,由于煤层气的储层特性和开采技术的限制,其开采难度较大,成本较高。
因此,研究新型的煤层气开发模型对于提高开采效率和降低成本具有重要意义。
本文将介绍一种多分支井注气开发煤层气的模型,并对其优越性和应用前景进行分析。
煤层气开发是指在煤层中注入气体(通常是二氧化碳或甲烷),通过置换作用将煤层中的甲烷气体置换出来,并将其收集利用。
目前,单分支井注气开发是煤层气开发的主要方式,但这种方法存在一定的局限性,如注入气体在煤层中的扩散速度较慢,置换效率较低等。
因此,研究一种能够提高置换效率和降低成本的多分支井注气开发模型显得尤为重要。
多分支井注气开发模型是一种新型的煤层气开发方式,其通过在煤层中钻取多个分支井,并在每个分支井中注入气体,以加速注入气体在煤层中的扩散和置换作用。
与传统的单分支井注气开发相比,多分支井注气开发具有以下优点:提高置换效率:多个分支井的注入气体可以在煤层中形成多个扩散通道,加速气体的扩散和置换作用,从而提高置换效率。
降低开发成本:多个分支井可以共享部分钻井设备和基础设施,从而降低开发成本。
提高采收率:多分支井注气开发可以通过控制注入气体的量和速度,实现对煤层中甲烷气体的有效利用,从而提高采收率。
为了验证多分支井注气开发模型的优越性和应用前景,我们进行了模拟计算和结果分析。
我们建立了数学模型,对单分支井和多分支井注气开发的置换效率进行了对比分析。
通过计算发现,多分支井注气开发的置换效率明显高于单分支井注气开发。
这是因为在多分支井中注入的气体可以在煤层中形成多个扩散通道。
从而增加了气体扩散和置换的面积,提高了置换效率。
我们对多分支井注气开发模型的降低成本效果进行了分析。
通过对比单分支井和多分支井的钻井设备和基础设施投入发现,多分支井可以共享部分设备和基础设施,从而降低开发成本。
煤层气开发的多分支水平井钻井技术

其 原因 : 煤层气 开发 区往往也是 煤炭 开采区 ( 山 ① 如
西 沁水 盆地 )按 照 国家“ 采气 、 采煤 ” “ 气采 , 先 后 、采 煤 一体 化 ” 的要求 , 完气 还要 采煤 , 采 而采 煤是 禁忌
辅 开发 煤层气 的钻井原 则 , 即开 始 大规模 应 用 了 随
多 分 支 水 平 井 钻 井 技 术 。截 止 到 2 0 0 9年 底 , 完 成 共 多 分 支 水 平 井 4 口 ,建 成 了 25 m。 层 气 生 产 9 .亿 煤
概
一
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有 其 独 特 的特 点 。
1 开 发 目的 层 单 一 且 为 水 平 面 多 分 支
煤层 气 ( 称 瓦斯 ) 俗 是继 石油 、 然气 之后 的又 天 新型、 清洁能 源 。我 国煤层气 资源丰 富 , 特别 是 山
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利 用多分 支水平井 钻井技术 开发煤 层气 , 目前 般选 择一个 主力煤层 开发 ,在 单一层 位类似水 平 面上钻 多分支 。这与油 井在 2个 以上层 位钻 出多 分
由于煤储 层地 层压力 、 渗透率 相对较低 , 要达 到 提 高煤 层气产 量 的 目的 ,需要 比常规 油气井更 多 的 渗滤 面积与排 气通道 , 因而在煤 层段所 钻分支更 多 ,
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分支 , 累计煤层段 进尺 一般要达 到 40 0 以上。 0 m
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煤层气多分支水平井钻完井技术浅析

煤层气多分支水平井钻完井技术浅析摘要:煤层气就是人们俗称的“瓦斯”,是一种与煤炭伴生的非常规天然气,主要成分为甲烷。
以吸附态吸附在煤的微孔隙表面的气体,需要通过排水降压方式才得以采出,是一种非常规气藏。
这一常常引发煤炭事故的“麻烦”气体,却蕴含着巨大的资源价值。
煤层气的下游应用与天然气类似,可用作民用、工业、发电和汽车燃料等,其中民用占比最高。
目前我国煤层气直接商业利用率偏低,未来随着天然气的供不应求,煤层气或将作为有效补充加速融入常规天然气产业链。
关键词:煤层气多分支钻完井技术一、多分支水平井技术多分支水平井是指在主水平井眼的两侧不同位置分别侧钻出多个水平分支井眼,也可以在分支上继续钻二级分支,因其形状像羽毛,国外也将其称为羽状水平井。
1.各井段钻具组合主井眼垂直段重点控制井斜,所以常用塔式钻具组合。
如果直井段增斜较严重,应使用钟摆钻具等纠斜钻具组合。
主井眼造斜段一般常用“导向马达+LWD”的定向钻具组合,施工过程中要确保工具的造斜率能够达到设计要求,使井眼轨迹在煤层中顺利着陆。
水平段及分支一般采用“单弯螺杆+LWD+减阻器”的地质导向钻具组合钻进。
通过连续滑动钻进的方式实现增斜、降斜;通过复合钻进的方式稳斜,既达到了连续钻进的目的,又可根据需要随时调整井眼状态,有效提高了钻井速度和轨迹控制精度。
2.分支侧钻工艺煤层中的各分支是在裸眼中侧钻完成的,裸眼侧钻是煤层气分支井钻井中的难点。
由于煤层比较脆,所以煤层气多分支井的侧钻不同于油井的侧钻,具体侧钻工艺如下:2.1起钻至每一个分支的设计侧钻点上部,然后开始上下活动钻具,在井壁上拉一个槽,然后将钻柱中的扭力释放后开始悬空侧钻。
2.2侧钻时采取连续滑动的方式,严格控制平均机械钻速),新井眼进尺1~2m内ROP控制为0.8~1.2m/h,2~3m内控制为1.2~2.5m/h,3~10m内控制为3m/h,整个侧钻工序预计需要5个小时。
2.3滑动侧钻至设计方位和井斜后开始复合钻进,钻进过程中要密切注意摩阻扭矩的变化。
多分支井在煤层气开发中的应用

多分支井在煤层气开发中的应用1席长丰1吴晓东1中国石油大学北京石油天然气工程学院,北京 (102249)E-mail:xichangfeng007@摘要:中国煤层气资源量丰富,开发应用前景广阔,但是中国低渗低孔煤层气资源量所占比重高,必须发展针对低渗低孔的高效开发技术。
文中分析了多分支井的技术特点和优势,总结了国外煤层气多分支井成功开发的经验和技术,以及中国煤层气多分支井技术和当前应用现状,分析了中国煤层气多分支井的发展前景。
关键词:煤层气低渗透多分支井中图分类号:1 引言煤层气的开发利用,主要有以下三个方面的意义:①新型替代能源。
煤层气是一种新型洁净能源,其开发利用可以弥补常规能源的不足。
②减灾意义。
长期以来煤层气一直是影响煤矿安全生产的主要灾害,瓦斯爆炸和突出给企业带来巨大的经济损失和严重的人员伤亡,煤层气的地面开发预抽出了赋存在煤层中的瓦斯,可有效地降低和杜绝煤矿生产过程中的瓦斯灾害。
③环境意义。
甲烷是大气中主要的温室气体之一,对红外线的吸附能力极强,其温室效应是CO2的25~30倍。
过去200~300年来大气中甲烷浓度已增加一倍,据估算大气中甲烷的浓度每增加1×10-6,可导致地表温度增加1℃,而煤矿开采中甲烷的排放量占到从所有化石燃料中排放出的甲烷量的一半。
可见煤层气的开发利用可有效地降低温室效应。
中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一,初步预测,全国五大聚煤区39个含煤盆地68个含煤区六大含煤层系煤层埋深300~1500m的煤层气远景资源量约为27万亿m3[1],与常规天然气资源量相近,约占世界煤层气总资源量的10%。
但是中国煤层气具有低孔低渗低压的特点,常规开采技术产能低,难以形成商业规模开发,必须发展高效开发技术,国外勘探开发经验证明[2][3],非常规井尤其是多分支井是高效开发低渗煤层气资源的有效手段。
2 多分支井技术特点多分支井技术起源于50年代,第一批多分支井开始于前苏联的俄罗斯和乌克兰地区,第二批多分支井于1968年开钻于前苏联的东西伯利亚地区。
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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。
关键词;多分支水平井井眼轨迹充氣欠平衡煤层气开发
1 彬长矿区煤层地质特征
彬长矿区位于鄂尔多斯盆地南部的渭北挠褶带北缘庙彬凹陷区,区内可采煤层为4号煤、4上煤、4上-1煤,4上-2煤,主采煤层为4号煤。
该区煤层未经历强烈的构造和充分的煤化作用,煤的变质程度较低,镜质组最大反射率为0.50% -0.75%,其中4号煤最大镜质体反射率0.59% ~0.68%,属低变质的长焰煤,局部为气煤。
预测矿区煤层气资源总量为1.53xH)8m3,目标煤层厚度大、埋藏浅,气含量相对较高,具有较好的勘探开发潜力。
核心区块煤层气资源丰度一般在0.06 ~ 1.26 x 108m3/km2,平均为0.26x”m3/km2,埋深300 ~1100m范围内,4号煤煤层气含量0.45 ~6.29m3/ t,平均2.75m3/t;4±煤气含量0.09 ~3.49m3/t,平均0.81m3/t。
彬长矿区煤层多以原生结构煤和碎裂结构煤为主,煤的宏观和微观裂隙比较发育,裂隙宽度大。
对大佛寺井田多口煤层气参数井的3号煤、4上煤和4号煤进行了注入/压降测试及煤芯样品的煤层气现场解吸实验,测试结果表明,3号煤平均渗透率为0.51mD,4上煤平均渗透率为0.34mD,4号煤平均渗透率为3.86mD。
整体而言,该区煤层渗透率相对较高。
为了开发煤层气资源,降低矿井瓦斯含量,提高矿井安全系数,陕西彬长新生能源有限公司在大佛寺井田部署了煤层气多分支水平对接井DFS-05 井组。
该井组由DFS-05V直井和DFS-05H水平井组成,目的煤层为4号煤,水平井设计井深4000m,由1个主支和4个分支构成。
DFS-05井身。
2.1造斜段钻进技术
造斜段钻具组合:巾215.9mmPDC钻头+,165mmPDM + + ?165NMDC x2 + 巾127mmHWDP + ?127mmDP。
造斜段采用“单弯螺杆钻具+无线随钻测量系统”的常规定向钻具组合,通过滑动钻进的方式,实现扭方位、增斜、降斜;通过复合钻进的方式稳斜,既达到连续钻进的目的.
进行控制,随时根据地层变化调整轨迹,有效地提高钻速和轨迹控制精度,
保证了煤层钻遇率。
2.2 RMRS水平井连通技术
两井连通过程中,采用了RMRS技术(旋转磁测距导向系统),该技术通过测量钻头和直井洞穴当前钻头的距离与相对位置,辅助定向作业,最终使水平井准确与直井洞穴连通。
连通井段钻具组合:
巾152 4mmPDC + DRMTS + <f,120mmPDM(1.25°)+ xmmNMDC + MWD + xmmNMDC + </>88.9mmDP0
2.3水平分支段钻进技术
水平段钻进过程中,为了精确控制井眼轨迹,采用了地质导向技术进行井眼轨迹实时监控。
首先前期利用地震的资料建立区域地质模型,通过LWD监测地层伽马数值、电阻率等参数来修正地质模型,并实时调整井眼轨迹。
另外辅以气测录井实时监测返出的岩屑和气体组分来判断钻头是否在煤层中穿行,确保煤层钻遇率。
水平段钻具组合:巾l52.4mmPDC + </>120mmPDM(1.25°)+,/?120mmNMDC + EM-MWD +>120mmNMDC + </>88.9mmDP,水平段钻进参数。
水平段开分支时,选取侧钻点处 5 ~9m井段划眼,工具面角摆到130°-160。
或200° -230°,即老井眼左下方或右下方,目的是使钻头能够稳定地接触井壁,以正常钻时的3 ~5倍控时钻进,送钻一定要均匀,工具面保持稳定,钻压10kN,划眼重复3~5次,直至在原井壁划出一条沟槽进而形成新井眼。
在钻进过程中,由于地层变化,部分分支无法继续施工,在Leg3、食袒分支增加子分支Leg3-1.Leg4-1,扩大钻孔覆盖范围。
DFS-O5H井钻进1个主支和5个分支、2个子分支。
主支:646 - 1509m;Legl 分支:987.84 ~1499.48m;Leg2 分支:975 ~998m;Leg3 分支:850 ~1178.53m;Leg4 分支:783 ~1053.78m;Leg3-1 子支:1000 ~1432.21m;Leg4 -
1 子支:880 -1451.42m0总进尺为4163.78m;水平段进尺为3517.78m。
2.4欠平衡钻进技术
为了保护储层,DFS-05H井穿过洞穴后采用清水+充气欠平衡钻进工艺,该工艺保护储层的机理是:以清水为钻井液,在洞穴井完钻后下入油管及井下封隔器,压缩气体通过油管进入到水平井的环空内,形成以气体为离散相、液体为连续相的充气钻井液体系,降低循环介质当量密度,使液柱压力低于地层压力,在井底形成负压差,以实现欠平衡钻进,达到既保护煤层又安全钻进的目的。
DFS- 05H井目标煤层压力系数为0.85,属低压储层。
煤层厚度8.50m,煤层顶底板较为完整,地层适应性分析表明,目标煤层可采用充气欠平衡钻进工艺进行水平井施工。
储层基本参数,注气量及泥浆泵泵量计算较为复杂,采用Drillnet软件欠平衡钻进模块进行设计,欠平衡钻进井底压力校核。
工况1、
2、3均能满足安全欠平衡钻进的要求,即钻进过程中井底环空压力均低于储层压力,高于地层容许坍塌压力,上返流速大于极限上返流速。
实际钻进过程中,采用两台空压机与增压机配合轮流注气。
EMWD环空压力监测模块监测数据表明,除接单根期间环空压力波动较大外,钻进过0.2~0.7MPa,钻进过程安全高效。
参考文献
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[3]彭旭,郝世俊,赵永哲,等.大佛寺煤田DFS-U1 水平井钻井液应用研究[J]-煤炭工程,2012,10.
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