煤層氣遠(yuǎn)端水平對(duì)接井鉆進(jìn)技術(shù)研究與應(yīng)用

煤層氣遠(yuǎn)端水平對(duì)接井鉆進(jìn)技術(shù)研究與應(yīng)用第一頁(yè)，共38頁(yè)。1、地面鉆井開(kāi)發(fā)模式2、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀3、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工關(guān)鍵技術(shù)研究4、應(yīng)用實(shí)例5、結(jié)論及建議6、推廣計(jì)劃第二頁(yè)，共38頁(yè)。直井開(kāi)發(fā)模式叢式井開(kāi)發(fā)模式近端對(duì)接分支井開(kāi)發(fā)模式遠(yuǎn)端對(duì)接井開(kāi)發(fā)模式1、地面鉆井常用開(kāi)發(fā)模式第三頁(yè)，共38頁(yè)。1、地面鉆井開(kāi)發(fā)模式2、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀3、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工關(guān)鍵技術(shù)研究4、應(yīng)用實(shí)例5、結(jié)論及建議6、推廣計(jì)劃第四頁(yè)，共38頁(yè)。煤層氣遠(yuǎn)端水平對(duì)接井工藝集成了水平井、煤層造穴、精確連通、側(cè)鉆分支和地質(zhì)導(dǎo)向等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，是一項(xiàng)技術(shù)性強(qiáng)、施工難度大的系統(tǒng)工程，對(duì)鉆井設(shè)備、鉆具、測(cè)量?jī)x器及工藝技術(shù)等均有較高要求，可有效增加煤層氣的導(dǎo)流面積、提高抽采效率、降低煤層瓦斯含量，在高效開(kāi)發(fā)利用煤層氣的同時(shí)為煤礦采煤安全提供安全保障。第五頁(yè)，共38頁(yè)。國(guó)外：以美國(guó)、澳大利亞及加拿大等為代表的西方能源大國(guó)，在鉆井深度和技術(shù)難度上不斷突破，取得了良好的開(kāi)發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)內(nèi)：自2004年由奧瑞安在山西晉城設(shè)計(jì)施工第一口對(duì)接井以來(lái)，中石油、中聯(lián)煤等企業(yè)及施工單位相繼在中硬及以上較穩(wěn)定煤層中開(kāi)始施工煤層氣遠(yuǎn)端水平對(duì)接井，該技術(shù)目前逐漸得到認(rèn)可并取得快速發(fā)展。第六頁(yè)，共38頁(yè)。1、地面鉆井開(kāi)發(fā)模式2、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀3、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工關(guān)鍵技術(shù)研究4、應(yīng)用實(shí)例及推廣計(jì)劃5、結(jié)論及建議第七頁(yè)，共38頁(yè)。3.1井位、目標(biāo)層的選擇及井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2測(cè)斜儀器的選用3.3鉆具組合設(shè)計(jì)及井眼軌跡控制技術(shù)3.4鉆井液工藝技術(shù)3.5對(duì)接工藝技術(shù)第八頁(yè)，共38頁(yè)。井位、目標(biāo)層的選擇地理?xiàng)l件：地形較平坦，交通便利，且有利于煤礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。地質(zhì)條件：井眼軌跡延伸區(qū)域地層構(gòu)造盡可能簡(jiǎn)單、水文地質(zhì)條件優(yōu)越、勘探程度高；目標(biāo)煤層埋深適中，煤層水平分布穩(wěn)定且厚度大，孔隙度及滲透性適中、煤層氣含量較高；應(yīng)盡可能避開(kāi)地層異常區(qū)域。第九頁(yè)，共38頁(yè)。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基本原則：井眼尺寸要與測(cè)斜儀器配套且有利于井壁穩(wěn)定；重點(diǎn)考慮井下安全和上覆地層的地質(zhì)情況，水平段避免對(duì)煤儲(chǔ)層造成傷害。在鉆進(jìn)安全的前提下需重點(diǎn)考慮鉆進(jìn)效率，鉆井成本在經(jīng)濟(jì)上是否可行。

第十頁(yè)，共38頁(yè)。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三開(kāi)井身結(jié)構(gòu)：一開(kāi)主要鉆進(jìn)表土層，進(jìn)入穩(wěn)定基巖10m左右，下入表層套管封固地表易漏、含水地層；二開(kāi)鉆至著陸點(diǎn)以上穩(wěn)定地層，下入技術(shù)套管封固不穩(wěn)定及含水地層；三開(kāi)煤層段采用裸眼完井，井眼尺寸可根據(jù)地層情況及造斜曲率半徑等具體需求進(jìn)行選擇。

第十一頁(yè)，共38頁(yè)。名稱(chēng)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)mudpulseMWD通信結(jié)果可靠、鉆井深度較深傳輸速度較慢，對(duì)鉆井液含砂量和含氣量要求嚴(yán)格，不能用于沒(méi)有連續(xù)液相的欠平衡鉆井EM-MWD數(shù)據(jù)傳輸速度較快，適合在泡沫鉆井液等沒(méi)有連續(xù)液相的欠平衡鉆井地層介質(zhì)對(duì)信號(hào)的影響較大，電磁波不能穿過(guò)低電阻率地層，傳輸距離有限，深井深度一般不超過(guò)3000mLWD除測(cè)量鉆井參數(shù)外，還可測(cè)量相關(guān)地質(zhì)參數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用成本較高第十二頁(yè)，共38頁(yè)。鉆具組合設(shè)計(jì)井段鉆具組合一開(kāi)Φ311.15mm三牙輪鉆頭+雙母接頭+Φ165mm鉆挺+Φ114mm鉆桿二開(kāi)Φ215.9mm三牙輪鉆頭+雙母接頭+Φ165mm鉆挺+Φ114mm鉆桿三開(kāi)Φ152.4/Φ149.2/Φ117.8mm三牙輪/PDC鉆頭+Φ120/Φ95mm單彎螺桿(1.5°/1.25°)+轉(zhuǎn)換接頭+Φ95/Φ89mm無(wú)磁承壓鉆桿+MWD+Φ89/Φ73mm鉆桿+Φ89/Φ73mm加重鉆桿對(duì)接井段Φ152.4/Φ149.2/Φ117.8mmPDC鉆頭+強(qiáng)磁接頭+Φ120/Φ95mm單彎螺桿(1.5°)+轉(zhuǎn)換接頭+Φ95/Φ89mm無(wú)磁承壓鉆桿+MWD+Φ89/Φ73mm鉆桿+Φ89/Φ73mm加重鉆桿第十三頁(yè)，共38頁(yè)。井眼軌跡控制井眼軌道設(shè)計(jì)需考慮地質(zhì)條件、各級(jí)井眼尺寸及深度、曲率半徑、位垂比等具體情況，綜合分析對(duì)比。軌跡控制分為直井段、彎曲段、水平段、水平對(duì)接段四個(gè)階段，直井段要求防斜打直，彎曲井段合理調(diào)整入靶姿態(tài)，滿足地質(zhì)和工程施工要求，水平段精細(xì)施工確保水平段有效延伸及成功對(duì)接。

第十四頁(yè)，共38頁(yè)。

結(jié)合煤儲(chǔ)層巖性和遠(yuǎn)端水平對(duì)接井鉆進(jìn)工藝技術(shù)的特點(diǎn)，根據(jù)分段設(shè)計(jì)的原則，確定鉆井液工藝技術(shù)方案：目的煤層以上采用常規(guī)鉆井液體系，目標(biāo)煤層采用無(wú)固相聚合物鉆井液體系，以確保安全鉆進(jìn)，利用復(fù)合型處理劑調(diào)控鉆井液體系的性能；完鉆后利用與鉆井液體系相匹配的化學(xué)漿液清除井壁“泥餅”和近井壁范圍內(nèi)裂隙充填物進(jìn)行解堵，降低儲(chǔ)層傷害。

第十五頁(yè)，共38頁(yè)。

煤層水平段——無(wú)固相聚合物沖洗液+化學(xué)方式清除“泥餅”解堵處理劑可降解性試驗(yàn)沖洗液工藝技術(shù)●無(wú)固相聚合物沖洗液體系有利于孔壁穩(wěn)定、清潔孔底，能夠確保安全鉆進(jìn)?！駨?fù)合型處理劑形成的“泥餅”通過(guò)化學(xué)方式清除、解堵，降低儲(chǔ)層傷害。3.4鉆井液工藝技術(shù)第十六頁(yè)，共38頁(yè)。遠(yuǎn)端對(duì)接儀器：旋轉(zhuǎn)磁測(cè)距系統(tǒng)(RMRS)水平井鉆具組合：鉆頭＋永磁短節(jié)＋定向螺桿馬達(dá)＋無(wú)磁鉆挺＋MWD＋鉆桿垂直井測(cè)量?jī)x器：接收探管、有纜鋼絲繩地面附屬設(shè)備：井口固定滑輪、顯示儀、線纜等RMRS系統(tǒng)原理示意圖

RMRS系統(tǒng)軟件界面第十七頁(yè)，共38頁(yè)。1、地面鉆井開(kāi)發(fā)模式2、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀3、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工關(guān)鍵技術(shù)研究4、應(yīng)用實(shí)例5、結(jié)論及建議6、推廣計(jì)劃第十八頁(yè)，共38頁(yè)。⑴

沁水盆地寺河井田“U”型對(duì)接井組鉆遇地層第四系石千峰組上石盒子組下石盒子組山西組（3#煤）第十九頁(yè)，共38頁(yè)。鉆遇地層依次為第四系、石千峰組、上石盒子組、下石盒子組和山西組。目標(biāo)層3#煤層煤層穩(wěn)定，平均煤厚5.89m，中夾矸0～5層，距煤層底板0.8m以下為較軟煤層。煤層直接頂板為砂質(zhì)泥巖，常有薄層炭質(zhì)泥巖或泥巖偽頂。目標(biāo)層所屬區(qū)塊為兩邊稍高，中間稍低的向斜構(gòu)造，傾角變化多在6°以內(nèi)。地質(zhì)概況第二十頁(yè)，共38頁(yè)。第二十一頁(yè)，共38頁(yè)。第二十二頁(yè)，共38頁(yè)。第二十三頁(yè)，共38頁(yè)。對(duì)接連通現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接視頻第二十四頁(yè)，共38頁(yè)。SH-U2直井：

一開(kāi)井深22.42m二開(kāi)井深232.71m三開(kāi)井深287.94m處終孔SH-U3水平井：

測(cè)深73m處開(kāi)始造斜，測(cè)深394m處入靶進(jìn)入煤層，測(cè)深727.01m處與SH-U2孔成功對(duì)接，過(guò)洞穴后繼續(xù)向前鉆進(jìn)300.36m，測(cè)深1027.37m處主孔終孔；側(cè)鉆兩個(gè)分支，井深分別為159.70m和117.26m；全井總進(jìn)尺1304.33m。相關(guān)技術(shù)參數(shù)第二十五頁(yè)，共38頁(yè)。

煤層段有效進(jìn)尺910.33m，日產(chǎn)氣量最高值達(dá)21000m3，在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了煤礦區(qū)地面遠(yuǎn)端對(duì)接的高產(chǎn)煤層氣井組。生產(chǎn)應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益第二十六頁(yè)，共38頁(yè)。4.1應(yīng)用實(shí)例第二十七頁(yè)，共38頁(yè)。鉆遇地層依次為第四系、第三系、下白堊統(tǒng)洛河組、宜君組、中侏羅統(tǒng)安定組、直羅組、下侏羅統(tǒng)延安組。目的層4#煤層煤厚約10m，屬于較穩(wěn)定煤層，偶有0~3層夾矸，夾矸厚度0.3m~0.6m不等；目標(biāo)煤層全井田分布。地質(zhì)概況第二十八頁(yè)，共38頁(yè)?？?/p>

號(hào)垂深（m）一開(kāi)二開(kāi)三開(kāi)孔深（m）鉆頭尺寸（mm）套管尺寸（mm）孔深（m）鉆頭尺寸（mm）套管尺寸（mm）孔深（m）鉆頭尺寸（mm）DFS-C04-H1483.5159.49311.15244.5536.2215.9177.81412.73149.2DFS-C04-H2500.5179.22311.15244.5576.0215.9177.81396.0149.2DFS-C04-V1576.0180.0311.15244.5576.0215.9177.8第二十九頁(yè)，共38頁(yè)。對(duì)接連通現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接視頻第三十頁(yè)，共38頁(yè)。1、地面鉆井開(kāi)發(fā)模式2、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀3、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工關(guān)鍵技術(shù)研究4、應(yīng)用實(shí)例5、結(jié)論及建議6、推廣計(jì)劃第三十一頁(yè)，共38頁(yè)。5.1結(jié)論

（1）能有效提高單井產(chǎn)氣量、增加有效產(chǎn)氣周期、綜合成本低。（2）該工藝涵蓋了水平井、煤層段造穴、精確對(duì)接、側(cè)鉆分支等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，施工過(guò)程中各環(huán)節(jié)需總體協(xié)調(diào)。（3）無(wú)線隨鉆測(cè)量及旋轉(zhuǎn)磁測(cè)距系統(tǒng)等先進(jìn)配套裝備儀器，為實(shí)施遠(yuǎn)端水平井的對(duì)接提供了保障。（4）煤層水平段采用無(wú)固相聚合物鉆井液，完鉆后清除“泥餅”解堵，在保證安全鉆進(jìn)的同時(shí)有利于儲(chǔ)層保護(hù)。第三十二頁(yè)，共38頁(yè)。5.2建議

（1）鉆具與井壁環(huán)空間隙較小，增加了環(huán)空壓耗，限制了鉆井液密度窗口的大小，需進(jìn)一步探討煤層水平段鉆進(jìn)鉆具組合與井徑的級(jí)配。（2）要實(shí)現(xiàn)煤層氣遠(yuǎn)端水平對(duì)接井的高產(chǎn)高效化產(chǎn)氣，在加強(qiáng)鉆完井工藝研究的同時(shí)，必須加強(qiáng)排采工藝技術(shù)研究和施工管理。第三十三頁(yè)，共38頁(yè)。1、地面鉆井開(kāi)發(fā)模式2、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀3、遠(yuǎn)端水平對(duì)接井施工關(guān)鍵技術(shù)研究4、應(yīng)用實(shí)例5、結(jié)論及建議6、推廣計(jì)劃第三十四頁(yè)，共38頁(yè)。

6、推廣計(jì)劃2012年：

王坡礦——“V”