多分支水平井技术在大佛寺井田煤层气开发中的应用

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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