煤层气井动力洞穴完井工艺

2000年6月油　气　井　测　试第9卷　第2期

煤层气井动力洞穴完井工艺

顾维军Ξ王　倩

(华北石油管理局井下作业公司)

在煤层气的勘探与开发领域中,特别是在煤层气井的完井工艺和方法上常见的有套管完井、主力煤层段的裸眼完井和主力煤层段的洞穴完井等。对于不同地区、不同的构造特征,选用的完井工艺及方法也不尽相同,但最终目的只有一个,就是在目前的工艺水平的基础上尽快让煤岩储层的吸咐气解吸出来,并具有工业价值,造福人类。动力洞穴完井工艺技术从钻井、完井、排水采气的整个工序过程与其它完井方法相比,具有不进行单相注入Π压降试井和压裂等措施就可以达到单井面积降压、恢复和提高煤层渗透率等优点。该工艺方法同样适用于煤层割理发育,物性较好、封盖条件好、厚度大、含气量及解吸率高的中低挥发份(中高煤阶)的煤岩储层。

地面设备及工具要求

1.井架高度不低于16m的50～80t修井机一台。

2.波纹S-

3.5动力水龙头一套(包括液压操作系统)。

3.适用73mm钻杆的旋转防喷器(SF18210)一套,其中包括20d作业的密封跟件。

4.63.5mm四方钻杆1根、73mm钻杆数根、101.6mm～108mm钻铤4～6根、152.4mm三牙轮钻头一只。

5.压风机3～4台及相应的连接管线,排量10m3Πmin,型号为S210Π150或S210Π250型。

6.400或700型水泥车一台,40m3储水罐一个。

7.修井机水龙带为25～35MPa的高压水龙带。

8.放喷管线末端为139.7mm套管,不得少于20m。

9.预定气压吞吐作业时间15～20d(作业吞吐范围按煤层水平距离30m估算)。

10.注入气压管线试压不得少于25MPa。

11.井场所有设备及工具按石油天然气集团公司新颁布的标准摆放,便于施工作业,并且符合HSE管理体系要求。

地面作业流程及洞穴完井管柱结构

动力洞穴完井地面作业流程及完井管柱结构见图1。

Ξ顾维军,男,1981年毕业于华北石油学校钻井专业,长期从事井下试油、测试、修井作业以及煤层气的勘探与开发工作。地址:河北省任丘市华北石油管理局井下作业公司,邮政编码:062552。

施工作业步骤

1.确定主力煤层后,下177.8mm 套管至主力煤层以上5～10m 。

2.下钻具实探人工井底,若井底高于所需人工井底,则冲洗清理至所需人工井底,然后上提钻具至177.8mm 套管鞋以内3～5m 。

3.钻具结构:152.4mm 三牙钻头+单流阀+101.6～108mm 钻铤(3～5根)+73mm 钻杆+63.5mm 方钻杆+方钻杆截止阀+动力水龙头。

4.注气水作业。(1)投入单流阀体;(2)启动动力水龙头,并以20r Πmin 的转速带动钻具进行划眼;(3)启动压风机,通过钻具注入压缩空气,并根据井口压力攀升趋势及时启动水泥车,并以100L Πmin 的速率注入洁净清水;(4)待集注气水压力稳定后,再连续注气6h ,甚至更长时间;(5)连接好放喷管线。

5.放气作业。(1)打开套管闸门,第一周期要适当控制放气节奏,直至井筒气放尽,放气的同时,动力水龙头带动钻具反复进行划眼工作;(2)当注入气放尽后,钻具旋转控制井底,若井筒已被煤屑填充,则进行循环冲洗至人工井底。下一周期可逐步放大放气速率。

6.注气—放气循环作业。如果第一周期注放气作业正常,则要进行8～12个注放气作业循环,并逐步减少注入气量。如果第一周期注放气作业不正常,应及时查明原因或让现场监督裁决,直至完成注放气循环作业。

7.井底清洗作业。实探井底,并进行大排量的冲洗作业,若冲洗进展正常,则可实行下步工作。反之,可考虑进行泡沫钻洗作业,直至完成清洗井底的工作。

8.下衬管完井。按要求,考虑后期排采所需,要进行洞穴段的衬管保护完井作业,下127mm 衬管并悬挂于177.8mm 套管管鞋以上5～10m ,衬管底部为丝堵。

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5第9卷　第2期顾维军等:煤层气井动力洞穴完井工艺

25油　气　井　测　试2000年6月

实　例　分　析

1.基本井况

LX20001井,位于山西临县程家塔乡后南裕村。投资合作单位:美方C BM公司和中方山西河东煤层气有限公司。该井于1995年9月中旬开钻,同年12月中旬完钻(包括洞穴完井作业等),完钻井深为718m,主力煤层为8#(676～685m),厚度9m。完井井身结构为:表层套管244.5mm×23m,技术套管177.8mm×674m,生产衬管127mm×(633～700)m。

2.洞穴完井经历

该井于1995年12月4～15日启动3台压风机及1台水泥车给井内注气水作业,历时12d,共完成6个作业循环,造穴最大半径1.5m,达到了C BM设计要求。

3.动力造穴前后的参数对比

8#煤造穴前DST测试渗透率K1=4.88×10-3μm2,测试半径r1=1.0m,井眼半径r w1= 0.16m。造穴后螺杆泵排液4d:渗透率K2=40×10-3μm2,测试半径r2=4.0m,井眼半径r w2 =1.50m。

由此可见,煤层通过人工造穴后,其渗透率比造穴前提高了近8.2倍,证明动力洞穴完井工艺是可取的。目前美国的圣胡安盆地有不少成功的经验及实例,我国虽然在几个地区也陆续进行过试验,例如:安徽丰城煤矿、山西临县三交、程家塔等地,但尚未进入大规模实战阶段,也未对套管完成井(注入Π压降测试和压裂工艺)进行对比。预计在今后的煤层气勘探及开发领域中,一定会出现百花齐放的大好局面。

本文收稿日期:2000-04-06　编辑:刘振庆

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结论与建议

1.此井是一整套API标准的地面施工,对施工现场实施了统一严格的控制,值得借鉴。

2.此施工特别强调了安全,尤其是人员的安全防护。

3.现场施工人员必须严格执行监督的命令,做到各方面的一致协调。

4.必须对环境严格保护,严格执行HSE。

5.清22井共测试两层,一次性成功率100%,资料录取合格率100%。

本文收稿日期:2000-05-08　编辑:王　军