EM_MWD在煤层气多分支水平井钻井中的应用
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）
钻井新技术及发展方向分析
钻井新技术及发展方向分析1 钻井技术新进展1.1石油钻机钻机是实现钻井目的最直接的装备,也直接关系到钻井技术进步。
近年来,国外石油钻机能力不断增强,自动化配套进一步完善,使钻机具备更健康、安全、环保的功能,并朝着不断满足石油工程需要的方向发展。
主要进展有:(1) 采用模块化结构设计,套装式井架,减少钻机的占地面积,提高钻机移运性能,降低搬家安装费用。
(2) 高性能的“机、电、液”一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。
(3) 采用套管和钻杆自动传送、自动排放、铁钻工和自动送钻等自动化工具,提高钻机的智能化水平,为提高劳动生产率创造条件。
1.2随钻测量技术1.2.1随钻测量与随钻测井技术21 世纪以来, 随钻测量(MWD) 和随钻测井(LWD) 技术处于强势发展之中,系列不断完善,其测量参数已逐步增加到近20种钻井工程和地层参数,仪器距离钻头越来越近。
与前几年的技术相比,目前,近钻头传感器离钻头只有0.5～2 m 的距离,可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层,实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。
由于该技术的市场价值大,世界范围内有几十家公司参与市场竞争,其中斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯3 家公司处于领先地位。
1.2.2电磁波传输式随钻测量技术为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD(elect romagnetic MWD tool s ,EM MWD) 技术研究与应用已有很大进展,测量深度已经达到41420 km。
1.2.3随钻井底环空压力测量技术为适应欠平衡钻井监测井筒与储层之间负压差的需要,哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福等公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（annular pressure measurement while drilling, APWD) ,在钻井过程中可以实时测量井底环空压力,通过MWD 或EMMWD 实时将数据传送到地面,指导欠平衡钻井作业。
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
无线随钻仪器打捞技术在多分支煤层气井的研究应用
（2）入井仪器扶正器必须要通过钻具最小水眼直井，尽量使用 弹性扶正器，降低与钻具的摩阻，便于打捞。
【关键词】无线随钻仪器；打捞技术；煤层气；多分支井
1 无线随钻仪器打捞技术的研究 1.1 无线随钻仪器的打捞结构分析 MWD 无线随钻测斜仪器主要有两部分组成，井下仪器和地面设
备。井下仪器按一定顺序连接在一起形成井下仪器串。MWD 无线随 钻测斜仪器通常装在一个带键的特殊钻具内，限制仪器的轴向转动， 坐键方式一般下坐键式和上悬挂坐键式两种结构。
气井的研究应用
车卫勤 1 李盘宁 2 岳小同 2 吴冬风 2
（1.中国石油渤海钻探定向井技术服务分公司华北事业部，河北 任丘 062552） （2.中国石油渤海钻探定向井技术服务分公司，天津 300450）
【摘 要】煤层气多分支水平井是指在一个主水平井眼两侧再 侧钻出多个分支井眼，是煤层气开发的主要技术之一。无线随钻仪 器作为定向井、水平井等复杂井眼施工的重要设备之一，在这种煤 层气多分支水平井施工中起着至关重要的作用。由于煤的机械强度 低，难以支撑地层压力，在钻进过程中极易发生井壁垮塌、破碎等 井下复杂情况。在钻井施工过程中发生井下复杂时，将价格昂贵的 无线随钻测斜仪器 MWD 打捞出井，减少事故损失成为需要解决的 技术难题之一。
下坐键 MWD 仪器测量探管、驱动短节和脉冲发生器的外结构直 径是相同的，无论钻具组合如何变化，井下仪器串的直径不变。MWD 仪器被固定在一个特殊的接头里只限制了轴向旋转，向下活动，而 向上运动没有受到限制。它通常直径Φ48mm，其扶正器胶翼直径与 相配合的钻具水眼相同，打捞仪器通过小水眼钻具时，在一定的拉 力作用下胶翼将被剪切破坏，从而可将下坐键 MWD 仪器从钻具水眼 内捞出。目前能从水眼里打捞的 MWD 仪器，都属于下坐键。
探究煤层气多分支水平井钻井工艺5300字
探究煤层气多分支水平井钻井工艺5300字摘要：煤层气开采工艺不同于常规油田开采，需要利用适合于低压、低渗透、低饱和煤层结构的开采工艺。
多分支水平井钻井技术作为一种综合性强、开采率高的开采技术，已广泛应用于煤层气资源的开采工程中。
本文将对煤层气多分支水平井钻井工艺的相关内容展开讨论。
关键词：煤层气;多分支水平钻井;造洞穴技术;欠平衡技术1 概述煤层气作为一种储存较为丰富的能源已经引起了世界各国的广泛关注，关于煤层气的开采工艺也不断发展，已经形成了较为成熟的开发工艺。
煤层气90%以上以吸附状态附着在煤岩体表面，只有少量气体以游离态形式存储在岩层的裂隙、孔隙或溶解在煤层水中。
煤层气的存储方式决定了该类能源开采必须通过一定方式实现排水降压，进而使煤层气完成解吸-扩散-渗流，完成煤层气的开采。
我国煤层气藏较为丰富，但低压、低渗透、低饱和现象较为突出，煤层构造破坏现象严重，均匀性较差，给煤层气的开采带来了一定难度;多分支水平井技术是一项综合性强、开发效率高、对环境破坏较低的一种开采工艺，因此被应用于煤层气资源的开采。
2 多分支水平井钻井工艺2.1 工艺介绍煤层气多分支水平井钻井工艺是一项集钻井技术、完井技术、增产措施为一体的一种综合性开采工艺，该工艺施工过程中主要包括煤层造洞穴技术、随钻地质导向技术、两井对接技术、钻水平分支井眼技术以及欠平衡技术等，技术含量高，风险大，单产量高、对环境友好，可广泛应用于煤层气的开采。
2.2 技术难点煤层气多分支水平井钻井技术施工难度较高，这是由于该技术的技术含量较高，在施工过程中需要用到水平井与洞穴井连通、充气欠平衡钻井、钻分支井眼以及地质导向等技术;在施工过程中，煤层段井壁结构稳定性较差，因此可使用小井眼钻进技术，将经验长度控制在1512cm。
小井眼钻进技术所使用的钻具、测量仪器以及设备性能要高于普通油井钻进设备。
具体来说，其施工难点主要是以下几个方面：首先，煤层稳定性较差，对外力较为敏感。
煤层气多分支水平井技术在ZP05_1H井的应用
关 键 词 ：煤层气；多分支水平井；地质导向；欠平衡
中 图 分 类 号 ：TD84
文 献 标 识 码:A
1 ZP05- 1H 井钻井工艺概况 ZP05- 1H 井多分支水平井工艺集成了连 通工艺、充气欠平衡、地质导向技术等许多现 代先进钻井技术，是一项技术含量高、涉及多 家专业服务队伍的系统工程。整个施工过程 中动用了许多新式的工具和仪器，例如用于 两井连通的电磁测量装置、小尺寸的地质导 向工具、欠平衡相关装备等。ZP05- 1H 井组由 两口井组成，即洞穴井和多分支水平井。该井 的施工顺序为：首先钻洞穴井并在其井底煤 层段造一符合现场要求的洞穴，接着开始多 分支水平井的钻进，采用近钻头电磁测距的 方法将两井连通，最后完成煤层中的主水平 井眼和多个分支井眼。 2 二开上直段及定向段施工概况 2.1 二开上直段的监测与控制井眼轨 迹技术 （1) 为了有效的监测二开上直段井眼轨 迹，确保优质的井身质量，二开施工采用大钟 摆钻具，使用 MWD 进行跟踪监测，ZP05- 1H 井于 2010 年 5 月 25 日 22:00 二开，钻具组 合如下： ￠215.9mm 钻头 + 双母接头 + 循环接头 (MWD)+￠ 165mmNDc ×2 根 + ￠ 214mm 扶 正器 +￠165mmLDc×7 根 +￠127mmWDp× 24 根 +￠127mm Dp。 钻进至井深 142.5 米，发现井斜和方位 不符合定向施工要求，及时起钻，更换钻具组 合进行轨迹控制，将实钻位移控制在设计方 位的反方向，井斜控制在 1～2°之内，走反 向位移，增加与连通点的位移长度，便于下一 步施工。钻具组合如下： 钻具结构：￠215.9mm 钻头 +￠172mm× （1°） 可调单弯螺杆 + 循环接头(MWD)+￠ 165mmNDc×2 根 + ￠165mmLDc×7 根 +￠ 127mmWDp×24 根 +￠127mm Dp。 （2)钻井参数控制 钻进参数：钻压：50～80kN；排量：25～ 28l/s；泵压：5MPa； 根据现场的实际情况，及时调整钻井参 数，必要时采取吊打方式，轻压钻进。 （3)造斜点的选择 综合多点与 MWD 测斜数据，根据实钻 井眼轨迹，预测井底并做待钻设计，确定井深 605 米为造斜点深度。 5 月 31 日直井段钻进至井深 570 后起钻 下入增斜钻具复合钻进调整至 605 米开始定 向钻进。 2.2 造斜段井眼轨迹控制与着陆点选择 (1)造斜段施工措施 根据设计造斜率 11°/30m，下入可调式 单弯 2°，使下入的造斜工具原则上高于设 计造斜率 20﹪。
负脉冲MWD在非常规水平井的应用与研究
负脉冲MWD在非常规水平井的应用与研究摘要：为加快中原地区的非常规油气资源勘探开发，中石化在中原油田部署了多口非常规水平井。
中原地区地层复杂，非常规井施工难度大，为保障非常规井的施工顺利进行，优选负脉冲MWD进行随钻测量施工。
结果表明负脉冲MWD入井成功率高，性能卓越稳定，基本上满足了测量要求，为中原油田非常规水平井以及常规超深水平井的轨迹测量施工提供了可靠保障。
关键词：负脉冲MWD 水平井非常规小井眼高温伽玛一、引言英国Geolink公司生产的负脉冲MWD是一种具有抗高温、耐高压特性的无线随钻测斜仪器。
负脉冲MWD工作原理：当脉冲发生器工作时，一小部分钻井液从钻柱内部流向钻具外的环形空间，从而引起钻柱内部的泥浆压力的降低，地面系统通过专用压力传感器检测立管压力的变化，并通过译码转换成相应的测量数据。
本文着重分析了负脉冲MWD在一些重点非常规水平井的应用。
二、负脉冲MWD的优点1.提供精准轨迹测量数据负脉冲MWD测量精度高，经在同一测点进行多次测量验证，井斜、方位、工具面等参数都能保持相同数据。
2.抗高温性能优越负脉冲MWD具有抗高温特性，进口原装总成抗温可高达175°，即使配上胜利钻井院产的伽玛探管，总体抗温能力也可达150°左右。
在卫68-FP1井施工期间，钻井液循环温度达到95°以上后，国产海蓝MWD测量数据紊乱，井斜、方位、伽玛均出现明显偏差，脉冲波形杂乱无序，无法正常施工。
更换负脉冲MWD后，各项测量数据正常。
3.具备多种工作模式，满足各类施工要求负MWD具有可选择工作模式的功能，仪器测量工程师可以根据定向施工的需要，通过开关泵来随时调整仪器工作模式。
例如当复合钻进时，可以设置为去除工具面只循环发送伽玛序列模式；当定向钻进时，也可设置为去除伽玛只发送工具面序列模式，当然也可回设到工具面、伽玛同时存在序列模式。
这将大大缩短数据采集时间。
4.可实现地质导向作用负脉冲MWD可以扩展成LWD系统，即MWD系统+伽玛测井仪+TRIM电阻率测井仪。
电磁随钻测量
钻 杆 天 线 绝 缘 接 头
井 下 电 池 供 电 模 块
7. 完成了系统的信号链路设计.
地 面 部 分
微弱 信号 放大
A/D 转换 器
DSP 处理器
数字滤波 数字解调 数据译码
数据 接口
地面数 据显示 处理
钻杆天线构成的信道
井 下 部 分
数据 测量 模块
数据 接口
DSP 处理器
模块控制 数据编码 数字调制
-40
-40
-60
Vrec (dB/V)
0 500 1000 1500 h (m) 2000 2500 3000 3500
Vrec (dB/V)
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-100
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0
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地层电阻率对传输深度的影响
单位长度钻杆上的电阻对传输深度的影响
电磁波随钻测量系统（EM-MWD）的组成及工作原理
国外电磁随钻测量（EM-MWD）技术
20世纪70年代初实用型EM-MWD工具研制成功后，在
钻井工程中始终未得到广泛的应用｡当时的EM-MWD工具 有两个主要问题使其应用范围受到限制，一是遥测深度小
于3000m；二是在可靠性方面不太稳定｡
到20世纪90年代EM-MWD工具研制的主要方向是扩
-20
5 Hz 10 Hz 20 Hz
-40
-60
-80
钻井液电导率：1.0S/m ；
地层电导率：0.1S/m；
-100
-120
0
500
MWD与LWD组合技术及应用实践
・随钻录井・MWD与L WD组合技术及应用实践时鹏程3(中油技术服务北京录井技术公司)摘 要 80年代MWD技术和90年代L WD技术的应用与发展为钻进过程中全面监控钻井、判断油气层奠定了基础。
该文较系统地阐述了MWD与L WD作为一项组合(M/L WD)技术的工作方式、地面软件系统以及在地质导向方面的应用情况,在此基础上探讨了M/L WD技术发展的特点。
主题词 MWD L WD 工作方式 地面系统 〔地质导向〕 特点 应用一、引 言MWD技术发展初期主要用于钻进过程中定向测量,后来逐步过渡到钻井过程中的监控,而在MWD基础上发展起来的L WD技术主要用于钻井过程中大斜度井及水平井的地质导向,因此在L WD方面增加了伽马、电阻率、密度等检测与判断地层的仪器。
随着人们对钻井要求的不断提高,在一些特殊井钻井过程中,为实现安全、高效、优化钻井和及时判断储层,人们有选择地应用了M/L WD技术的有效组合方式。
MWD与L WD的组合国外有些石油公司称之为Triple Combo(三组合:MWD+CDR+ CDN或ADN)或Quaple Combo(四组合:MWD+CDR+ADN+GSB或ISON IC)。
本文所要阐述的就是这种组合形式的M/L WD技术及其应用实践。
二、工作方式及技术特点1.工作方式(1)实时模式M/L WD仪器在钻进时将测量到的信息传至脉冲器,脉冲器将这些信息采用一定方式编码后将其传至地表的SPT(立管压力传感器)1、SPT2,地面信息处理与解码系统再将其转化为软件界面上可供显示或打印的数字化、图形化格式,为客户提供最终产品。
(2)记录模式在起下钻或钻进时M/L WD仪器只将采集到的信息存储于仪器的存储器内,并不进行实时传输,待仪器的数据下载接口起至转盘面上约1.5m处时,通过数据下载线将其传至地表计算机内供处理、显示,一般30min内提交处理好的数据磁盘并打印成图。
2.技术发展特点(1)用于实时数据传输脉冲器的数据传输速度不断提高,耗电量不断降低,适应性不 3时鹏程 工程师,1970年生。
煤层气多分支水平井施工工艺
收稿日期:2009-06-03 作者简介:王 剑(1980-),男,山西长治人,2007年毕业于中国矿业大学,现从事地面瓦斯抽采开发管理工作。
煤层气多分支水平井施工工艺王 剑,崔秀奇,杨国军(山西潞安环能股份公司,山西长治 046204) 摘 要:以潞安矿区第一口多分支水平井LA -01H 的实钻工程资料和现场施工经验为基础,总结了LA -01H 井钻井工艺特点,深入剖析钻井工艺中的经验和教训。
通过对多分支水平井进行技术研究,为煤层气开发提供了一种新的方法。
关键词:煤层气;多分支水平井;施工工艺 中图分类号:T D845 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2010)022******* 我国煤层气资源非常丰富,但从目前所开发的煤层气井看,产量普遍偏低,气产量衰减快,制约了煤层气勘探开发的步伐。
究其原因在于我国煤层普遍具有储层压力低、渗透率低的特点。
多分支水平井技术是近年发展起来的一种集钻井、完井与增产措施于一体的新技术,特别适合于开采低渗透储层的煤层气。
这种技术是在一个水平井眼两侧再钻出多个分支井眼作为泄气通道。
分支井筒能够穿越更多的煤层裂缝,最大限度地沟通裂缝通道,增加泄气面积和地层的渗透率,从而提高单井产量。
1 国内外研究现状美国公司最早发明并采用羽状分支水平井技术进行煤层气开发。
该项技术具有产量高、采收率高、控制面积大、不受地形环境影响等优点。
截止到2004年底,已钻煤层气羽状分支水平井200余口,形成了煤层气羽状分支水平井钻井、开采设计与施工的一系列工程技术,近几年被美国环保局和天然气产业部门指定为开发煤层气的推广技术。
我国煤层气羽状多分支水平井研究还处于初期阶段。
2004年11月在山西沁水盆地大宁煤矿完成了国内第一口煤层气多分支水平井—DNP02井,煤层中水平进尺达到了7687m 。
2004年11月28日,DNP2井正式投入生产,排采135d 后稳定产量在20000m 3/d 左右,实现了预期工艺和产能的双重突破。
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2015年 第11期 化学工程与装备 2015年11月 Chemical Engineering & Equipment 113
EM-MWD在煤层气多分支水平井钻井中的应用 栗子剑１，康金双２ （1．中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077； 2．中原油田分公司石油化工总厂，河南 濮阳 457165）
摘 要：为满足充气欠平衡工艺和煤层气多分支水平井开发的要求，EM-MWD的优点逐步体现出来。本文以BlackStar EM-MWD仪器为例，介绍了仪器工作特点及现场使用情况。通过现场动态旋转伽马、原始电位信号和环空压力等仪器的应用，说明了 EM-MWD仪器在充气欠平衡钻井中的优势。 关键词：煤层气；EM-MWD；旋转动态伽马；多分支水平井
引 言 在煤层气的开发过程中，多分支水平井与直井、定向井等开发方式相比，其优越性主要体现在：通过增加煤层段井眼长度，扩大了煤层泄气面积，可有效沟通煤层裂隙和割理，从而增加单井产气量[1]。煤层气多分支水平井钻井过程中，
采用充气欠平衡的钻井工艺，可在低压低渗储层中达到保护储层，提高钻速的目的。为保证煤层钻遇率，通常采用MWD+GR的导向组合，但依靠水力脉冲传输的MWD在介质气相含量超过20%的环境下，无法准确有效的传输井底数据。而基于电磁波传输技术的EM-MWD具有测量时间短，通讯速率快，不受循环介质限制等优点，可适用于煤层气多分支水平井充气欠平衡钻进中的开发[2]。
1 EM-MWD技术特点 本次使用的电磁波随钻测量系统为美国NOV公司生产的BlackStar EM-MWD，该系统分为：井下仪器总成和地面接收系统两大部分。地面接收天线采集由低频电磁波传输的井下信号，再将其传输至地面放大器进行解码处理。 1.1 井下仪器总成 井下仪器总成由电池短节、发射天线、动态旋转伽马组件及各传感器等构成。BlackStar EM-MWD采用绝缘偶极发射天线，将地层-钻具作为传输信道[3]，满足了更低频率电
磁波的发射需求，有效减小了电磁波的衰减率。 传统的聚焦伽马组件是将伽马传感器固定在一个钨合金外壳内，开一个轴向窗口，允许伽马传感器接收120°范围内的伽马射线，在静态测量的状态下转动窗口测量高边或低边的伽马值，这样既影响钻效又不利于定向工程师快速确定钻头位置。而动态旋转伽马组件（DRG）可在不降低复合钻进转速的动态条件下，准确的测量地层的高边伽马和低边
伽马值，在钻头接近目标层位时，可及时为定向工程师调整钻头位置提供参考依据。 偶极子发射天线是通过绝缘材料将仪器隔成两部分，而钻具则通过配有瓷套环的绝缘钻铤将钻具分成上下两部分，一极通过上部钻具和套管将信号传至地面接收，另一极通过地层传至地面作为参考极。 1.2 地面接收系统 地面接收系主要由接收天线、地面放大器和专用软件组成。井口接收天线和参考天线接分别接收由钻具和地层传输的低频电磁波信号，并将其提供给地面放大器，经去噪音、解码后，由专用软件处理得到井下测量参数。 根据现场具体情况，可调整基带频率和数据传输波特率，以达到井内干扰最小化。井场内钻机、柴油机和泥浆泵组经常产生低于10Hz的噪音，自然界也会产生3Hz以下的干扰噪音，这都会干扰井下信号的接收。地面接收系统中频谱分析仪可以测量环境的噪音谱分布，优选出最佳的频率和波特率，使周围的噪音影响减到最小。 2 现场应用 2.1 井组概况 本次所施工井组为一口近端对接水平多分支井组，主要目的为探索和开发该地区的煤层气。 首先进行直井施工，完井后在玻璃钢套管段造穴施工，再下入信号采集探管。考虑到强磁接头对EM-MWD的干扰，待水平井井二开完井，采用Ф152.4mmPDC钻头+MWD+强磁接头与直井对接，成功对接后使用清水替换无固相钻井液。直井下入注气管线注入高压气体，水平井导向系统更换为Ф152.4mmPDC钻头+EM-MWD的组合，采用充气欠平衡钻井工艺钻进。水平主井眼由两个主支和四个分支构成，L1和L2从114 栗子剑：EM-MWD在煤层气多分支水平井钻井中的应用 M1侧钻，L3和L4从M2侧钻。 图1 对接井组井身结构示意图 2.2 现场地质导向的应用 水平井施工过程中，BlackStar EM-MWD在地面将仪器调试正常后，再下入到专用无磁钻铤中。 仪器组合：环空压力导向杆+调整定向接头+伽马探管+伽马电池筒+测量探管+发射器+发射器上电池+发射器下电池+打捞头。 水平井三开水平段钻具组合：Ф152.4mm钻头+Ф120mm螺杆马达(1.5˚)+无磁定向接头+ 仪器无磁钻铤+无磁加长
短节+无磁绝缘短节+下电池无磁钻铤+上电池无磁钻铤+Ф89mm钻杆。 通过对井场环境频谱分析，选择出了适合本井场的波特率为2.0，频率为6.0。 2.2.1 动态旋转伽马的应用 利用上下伽马曲线判断钻头所在位置，根据平均伽马曲线，若初步确定钻头进出煤层，可根据高低边伽马值进一步判断进出煤层的顶底板，如表1所示：
表1 煤层进出顶底参考表 动态旋转伽马 顶进煤层 顶出煤层 底进煤层 底出煤层 高边伽马（HSGR） 后↘ 先↗ 先↘ 后↗ 低边伽马（LSGR） 先↘ 后↗ 后↘ 先↗
进入顶或底板后应将井斜调整至与地层2～3°或更高的夹角，尽快使钻头进入煤层，待钻头运行至接近煤层中上部时再快速调整井斜，使之接近地层倾角。 由于使用该方法需要满足煤层标志层相对稳定等特定条件，故在本次水平井利用了以三维地震解释图结合上下伽马计算地层倾角的方法指导地质导向。 2.2.2 电信号曲线的应用 BlackStar EM-MWD除了提供动态伽马数值外，还可测电位信号（Raw Signal），为随钻导向提供参考依据。由于随钻测量系统测量传感器在钻头后部距离约13m，故其测量的井斜、方位和伽马等参数严重滞后钻头所在位置。而EM-MWD测得的电信号能反应更接近钻头的地层信息，其对井眼轨迹控制具有更好的预判性。电信号可视为电缆式测井中的电阻率测井，但其反应的是电位差值，与电阻率相反。例如煤层的电阻率比泥岩电阻率高，EM-MWD测得煤层的电信号曲线就应呈现出低于泥岩的电信号曲线。 在水平井L3分支钻进过程中，从1400m开始电信号曲线值开始上升，伽马曲线在1410m后开始上升，说明电信号提前预判了地层的改变，而随后伽马曲线的升高也证实了地层的变化。随后定向工程师及时改变工具面对轨迹作出了相应调整，电信号曲线和伽马曲线又恢复到正常数值，如图2所示。高边伽马先增加，低边伽马后增加，且两条曲线相交，高伽马先降低，低伽马后降低，说明钻头接近上部煤层，及
时调整轨迹向下钻进。 图2 L3分支1400～1440m随钻测量曲线图 2.2.3 环空压力传感器的应用 环空压力仪器下井前需将压力测试头与手压油泵连接，观察手压油泵压力表，将压力加至1000PSI（6.89MPa），观察软件上环空压力区显示的读数与手压油泵是否一致，测 栗子剑：EM-MWD在煤层气多分支水平井钻井中的应用 115 试完毕后选择合适的量程方可入井。以水平井M1主支为例，井深在670～1050m环空压力保持在2.3～3.4MPa之间，而水平段环空压耗约为0.078MPa/100m，随着井深增加井底环空压力随之变化，环空压力传感器将实时监测的井底压力变化反馈给地面，通过调节注气阀门，使环空压力保持在定值或缓慢变化状态，实现持续欠平衡钻进。 3 应用效果 BlackStar EM-MWD在水平井累计工作417小时，数据传输正常，无信号灭失情况出现，伽马和电位信号稳定，环空压力测量准确，为安全有效的充气欠平衡钻进提供了有力保障。最终，本井完成了水平段两个主支和四个分支钻进任务。 4 结 论 （1）BlackStar EM-MWD在水平井取得了较好的应用效果，不受循环介质中气相含量的影响，能够快速准确的传递信号，能满足工区内充气欠平衡钻井的施工要求。 （2）旋转动态伽马可以在动态条件下测得高边和低边伽马值，不必降低复合钻进的转速，更加高效便捷的为定向工程师提供地层实时参数。 （3）环空压力能够实时测量井壁和钻具的压力，为适时调整欠压值提供有力依据，同时及时监测接单根时井底压
力变化情况，以便减小井底压力激动和复杂情况。 （4）本次在水平井使用的发射器发射电压为9V，大功率的发射器较为耗电，现场统计双电池平均使用寿命约为140h，但是在钻进过程中并无信号灭失的现象出现。
参考文献 [1] 曹立虎, 张遂安, 石惠宁, 等. 煤层气多分支水平井井身结构优化[J]. 石油钻采工艺, 2014, 3(63): 10-14. [2] 施斌全, 亢武臣. E-link电磁波无线随钻测量系统在煤层气钻井中的应用[J]. 煤田地质与勘探, 2010, 38(2): 68-70. [3] 王磊, 李林, 盛利民, 等. DREMWD电磁波随钻测量系统及现场试验[J]. 石油钻采工艺, 2013, 3(52): 20-23. [4] 鲜保安, 夏柏如, 张义, 等. 煤层气羽状分支井定向钻进煤层预测轨迹控制与完井技术[J]. 油气井测试, 2010, 19(4): 44-47. [5] 杨涛, 易铭. BlackStar EM-MWD在煤层气水平井中的应用[J]. 中国煤炭地质, 2010, 22(8): 137-139.
（上接第97页） __________________________________________________________________________________________ 达到热平衡，接近70oC。
（3）在同一温度下，不同注水流量下，井筒内水温不同。两者的区别尤其发生在30米~150米阶段，间隔温度可达3oC左右。以注水温度40oC和30oC为比较，同一流量下，井筒内水温的差值随深度逐渐降低，从始端的10oC降低至0.5oC左右。因此，为确保吸水仪器的温度工作环境，必须选取合适的作业深度。
参考文献 [1] 熊友明, 刘理明, 等. 我国水平井完井技术现状与发展建议[J]. 石油钻探技术, 2012, 40(1): 1-6. [2] 肖占山, 宋延杰, 等. 注水井温度场模型及其数值模拟研究[J]. 地球物理学进展, 2005, 20(3): 801-807.
[3] 冯恩民, 闫桂峰, 等. 注水井地层带温度场数值模拟及优化[J]. 石油学报, 1996, 17(1): 96-102. [4] Ramey, H.J.Jr. Well bore heat transmission[M]. JPT, 1962: 427-435. [5] 王弥康. 注蒸汽井筒热传递的定量计算[J]. 石油大学学报(自然科学版), 1994, 18(4): 77-82. [6] 高学仕, 张立新, 潘迪超, 等. 热采井筒瞬态温度场的数值模拟分析[J]. 石油大学学报(自然科学版), 2001, 25(2): 67-69. [7] 郭建平. 热采井筒多场耦合有限元分析[D]. 中国地质大学(北京), 2009. [8] 王自明, 杜志敏. 油藏热流固耦合问题的有限元方法[J]. 西南石油学院学报, 2002, 24(2): 28-30.