煤层气定向羽状水平井钻井技术研究
定向井水平井钻井技术-简介
1. 地面定向法(定向下钻法) Nhomakorabea十字打印法：
1) 事先在每根要使用的钻杆公母接头上， 扁錾打上“十”字钢印；要注意两个钢 印必须处在同一条母线上； 2) 下钻过程中测量每两个单根连接处的钢 印偏差角度，上相对于下顺时针为正， 逆时针为负，进行详细记录；
3) 下完钻后，将所有偏差值相加即得到最 上面钢印与造斜工具面的偏差角度，若 为正说明钢印在工具面的顺时针方向某 角度处，若为负说明钢印在工具面的逆 时针方向某角度处， 。
• (2) 计算水平距离的加权平均值JJ：
n 1
1 1 1 J i ( Li 1 Li 1 ) J1 ( L2 L1 ) J n ( Ln Ln 1 ) 2 2 2 JJ i 2 Ln L1
• (3) 轨迹符合率的计算：
实钻井眼轨迹
靶区
水 平 位 移
N
北
β-方位角 实际轨迹 靶点
β
设计轨道
E东
• 测点的井眼方向和测段的段长
L L2 L1
et cos1 eH sin 1 cos1 eN sin 1 sin 1 eE
• 井眼轨迹的其他参数：
– – – – 垂深(H)、N坐标(N)、E坐标(E) 水平长度(S)和水平位移(A) 平移方位角(β)和视平移(V) 井眼曲率(K)
（4）邻井距离扫描图的绘制
原理：
1) 寻找最近测点
• • 两口井都要有测斜资料。 从基准井出发，寻找基准井上每一个测 点与被扫描井距离最近的测点。
•
由于每个测点在空间的坐标位置是已知
的，所以可以计算基准井上某一点（M） 到被扫描井上每一点的距离，然后进行 比较，找出最近测点。
水平定向钻井轨迹设计
2. 以煤层气钻井工程为例，进行水平定向钻井轨迹设计或者欠平衡钻井工艺技术设计。
本文选择以煤层气钻井工程为例，进行水平定向钻井轨迹设计。
煤层气，又称煤层甲烷，俗称瓦斯，人们对它爱恨交加。
爱的是它是一种清洁能源，有很大的利用价值；恨的是它是矿难的原因之一。
因此，安全有效地采集煤层气可谓是一举两得的好事。
近些年，部分国家开始用定向钻井技术开采煤层气，取得了良好效果。
定向钻井，简单说就是让向地下竖着打的井拐个弯，再顺着煤层的方向横着打井。
定向钻井采集煤层气的原理同传统方法一样，即通过抽水减压，逼出煤层气，再进行采集。
但两者的区别在于，传统方法只用竖井穿到煤层采集，而横向井顺着煤层的走势大大增加了采气的面积，因而提高了效率。
定向钻井通常在石油和天然气开发中使用较多，但近些年煤炭行业也越来越多地将这项技术用于矿山开采前的瓦斯抽放、排水、矿井探查等方面。
在煤炭领域使用这一技术的主要有美国、澳大利亚、欧洲、南非等国家和地区，而利用这一技术采集、利用煤层气的国家以美国和澳大利亚等国为主。
澳大利亚目前有17个煤矿用定向钻井技术排放井内瓦斯，以确保安全生产。
而悉尼的一家公司在2000年成功地利用这一技术在地下600米深处开出了一口商业用煤层气井。
美国的一些煤矿企业为了矿井安全和开采煤层气也热衷采用定向钻井技术。
在2000年，美国10％的煤层气井都采用了这项技术。
由于这项技术的逐步开发，部分美国和澳大利亚企业的煤层气产量都得到了提高。
资料显示，定向钻井的纵向深度一般在600～1200米，横向煤层钻井长度可达到400米。
据美国某钻探公司的个例统计，采用横井采气比传统的单一竖井采气的初期产量可高出10倍，气井的生产寿命也会增加。
根据对某些项目的估算，运用定向钻井法商业采集煤层气的内部回报率为15～18％，明显高于传统竖井采集法约3％的内部回报率。
1 定向水平井的井身类型井身结构设计原则有许多条，其中最重要的一条是满足保护储层实现近平衡压力钻井的需要，因为我国大部分油气田均属于多压力层系地层，特别是韩城地区，构造复杂，经过大范围地层沉降，上覆地层压力较大，只有将储层上部的不同孔隙压力或破裂压力地层用套管封隔，才有可能采用近平衡压力钻进储层。
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
煤层气分支水平井与定向井连通钻井技术
限 问题 ， 降低 了道路 井场修 建成本 ， 实现 了丛式井的 集 中排采管理 。以 Ｚ － ．Ｓ井组为例 ， 述 了将分 支井和 定向井一体化 ＹＨ４Ｌ 论
Ａｂｓｒ ｃ ： ｕ ｔｌｔｒ ｌ ｎ ｅ ｓ ｃ ｉｎ ｗｅｌ Ｓ ｈ ｏ ｅａ ｖ ｎ ｅ ｙ ｕ ｒ ｏ ｌ ｅ ｔ ａ ｅａ ｏ ｎ ｂ ｏ ｄ Ｄｒ ｌ ｇ ｍｕ ｔ ａ ｅａ ｔ ａ ｔ Ｍ ｌ ａｅ ａ ｔｒ ｅ ｔ ｌ ｉ ｔ ｅ ｉ ｉ ｏ ｍ ｒ ｄ ａ ｃ ｄｌ ｏ ｔ ｏ ａ — ｄ ｍｅｈ ｎ ｔ ｍｅａ ｄａ ｒ ａ ． ｉ ｉ ｌ ｌｔｒ ｌ ａ ｆ ｃ ｂ ｈ ｌｎ ｉ ｗｅ ｌ ｆ ｒｔ ｅ ｓ ｃ ｅ ｓｕ ｔｒ ｅ ｔ ｎ ｏ ｏ ｚ ｎ ａ ｌ ａ ｄ ｖ ｇｉａ ｌ ｉ ｔ ｅｃ ｍｍｏ ｘ ｌ ｉ ｔ ｎ ｍｅｈ ｄ Ｗ ｉ ｅｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ ｌ ａ ｔ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌ ｎ ｅ ｓ ｃ ｉ ｆ ｒ ｏ ｔ ｌ ｅ ｈ ｉ ｏ ｈ ｉ ｗｅｌ ｎ ｅ ｃ ｌ ｗｅ ｌ ｓ ｈ ｏ ｎ ｅ ｐ ｏ ｔ ｉ ｔ ｏ ． ｔ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ａｏ ｈ ｈ ｃ ａ — ｅ ｔ ａ ｅ ｍａ ｙ ｄ ｆ ｃ ｌ ｅ ｐ ｅ ｒ ｎｔ ｅ ｒ ｆ ｃｉ ｃ ｎ ｅ ｉｎ ｅａ ｅ ｃ ｓｈ ｌ ｎ ｕ ｔ ｉ ｏ ｓ ｒ ａ ． ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｃｕ ｅ ｏ ｌｂ ｄ ｍｅｈ ｎ ， ｎ ｉ ｕ ｔ ｓ ｐ ａ ａ ｏ ｖ ｎ ｅ ｃ ｒ ａｓ ｈａ ｉ ｙａ ｄｍｏ ｎ ａｎ ｕ ｅ ｓ Ｔ ｅｄ ｆ ｕ ｔ ｓ ｎ ｌ ｄ ｉ ｉ ａ ｉ ｈ ｔ ｉ ｎ ｕ ｌ ａ ｉ ｉ ｉ ｌ ｉ ｄｗｅ ｌ ｉ ｒａ ｇ ｍｅ ｔ ｍｕ ｔ ｌ ｄ ｃ ｓ ｆ ｌ ｓｔ ｏ ｄｃ ｎ ｔ ｃｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｆ ｃ ｌ ｍａ ａ ｅ ｎ ｅ ｅ ｔ ｌ ｅ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ｅｃ ｉ ｔ ｌ ｓｔ ａ ｒ ｎ ｅ ｎ ， ｌ ｐ ｉ ｏ ｔ ｌ ｉｅｒ ａ ｏ ｓｒ ｔ ， ｎ ｉ ｕｔ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｎ ｄ ｃ ｎ ｒ ｉ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔ ， ｔ ． ｍ ｅ — ｅ ｉ ｅ ｏ ｗｅ ｕ ｏ ｉ ｉ ａｚ ｏ Ｃｏ ｌ ｅ ｔ ａ ｅｅ ｐ ｏ ｔｔ ｎ ｃ ａ ｇ ｒ ｍ ｅ ｔｃ ｌ ｌ ｔ ｉｅ ｔ ｎ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｄ ａ ｄ ｉ ｃ ｎｌ ｒ ｅ ｙ ｓ ｌｅ ｔ ｅｌ ｔｄ ｗｅ ｌ ｉ ｒ ａ － ｄ ｍｅｈ ｂ ｎ ｘ ｌ ｉ ｉ ｈ ｎ ｅ ｆｏ ｖ ｒｉａ ｌ ｏ ｄ ｒ ｃ ｉ ａ ｌ ｓ ｔ ｅ ， ｎ ａ ｇ ｌ ｏ ｖ ｉ ｅ ｌ ｓｔ ａ — ａｏ ｗｅ ｏ ｗｅ ｕｄ ｔ ａ ｈ ｍｉ — ｅ
我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展
我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展摘要：煤矿区煤层气开发面临“抽采难度大、抽采效率低、抽采集中程度低”的难题，煤层气抽采长钻孔精准定向施工是制约井下煤层气抽采效果的主要技术及装备因素。
有限采掘空间内小体积大功率钻进装备的提升是破解井下抽采钻孔限制的主要方式。
气动定向钻进技术是解决“碎软煤层成孔率和成孔精度差”的可靠技术，可以避免出现抽采盲区和空白带。
本文对煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展进行分析，以供参考。
关键词：煤矿区；煤层气；地面开发引言煤层气开发生产的国家中最为成功的就是美国，当前共有23个州已经开始勘探与开发煤层气，并且根据当地的分布情况来看，美国煤层气的产量有半数以上集中在圣湖安盆地和粉河盆地，目前美国所用的煤层气大约80%都取自这里。
1大倾角多煤组煤矿区时空协同煤与煤层气协调开发模式改变以往将煤层气作为煤炭开采中的灾害性气体的观念，把它作为资源性气体，在煤炭开采的同时将煤层气安全高效的抽采出来，形成一体化系统，有利于煤与煤层气高效、安全、经济开采，从而提高生产效率与资源利用率。
然而，大倾角煤层群广泛存在。
新疆矿区煤层平均倾角为30°，属于典型的大倾角多煤组煤矿区。
因此，本节基于煤炭开采与煤层气抽采相互关系，提出了适用于大倾角煤层群地质条件下的煤与煤层气耦合协调开发模式，规划区主要是对煤炭开采进行远景规划。
在规划区阶段完成主井、副井、风井等必要的开拓作业的同时，采用地面井进行煤层气抽采作业。
其中，大倾角多重采动卸压下其覆岩破坏具有明显非对称性，而垂直井对此种地质条件具有较好的适应性，故规划区地面井采用直井。
规划区地面井的井底施工至煤层顶板或煤层底板位置处。
在规划区进行地面井煤层气抽采作业，采用地面井进行采前预抽，通过5~10年甚至更长时间的排水降压预抽煤层气，达到有效开采煤层气，同时大幅度降低该区域煤层的煤层气含量，提高井下生产安全的目的。
在准备区阶段，采用地面与井下联合抽采工艺进行煤层气抽采作业。
第九章---定向井(水平井)钻井技术新进展==小井眼
第九章定向井(水平井)钻井技术新进展9.1 小井眼钻井技术(Slim-Hole Drilling Technique)9.1.1 小井眼钻井技术概况所谓小井眼，国外定义为90%以上井段直径小于177.8毫米(即7”)的井眼，国内有些学者则认为：穿过目的层的井段是用小于7”钻头钻成的井眼。
早在五十年代，小井眼就十分流行，但由于修井和采油的一些难题，又使人们在六十年代又转回到较大尺寸的生产井。
在沉寂了一段时间之后，近年来小井眼钻井作业在世界上又悄然兴起，主要基于以下原因：①国际油价大跌，迫使油公司要寻找一种更廉价的勘探开发方法，小井眼便是其重要途径。
据BP等多家油公司的统计资料表明：在相同井深的条件下，但就井眼小所发生的场地、材料、运输、资料解释等费用就比常规井少30%，根据几个油公司的小规模试验，节约钻井费用的前景是40%～50%；②出于环境保护的压力，由于井眼小，泥浆用量，排屑量，场地占用施工机械等相应减少，对环保有利；③减少边远和地面交通困难地区的勘探风险，在世界范围内，探井成功率只占13%。
探井打小井眼除低费用风险外，更重要的是这些地区地震工作也十分困难，在少量地震的前提下，早期打一些连续取芯的小井眼探井，可及早搞清地下情况，及早决策。
小井眼钻井有如下几方面的优点：A：井场占地面积小，一般不到1200平米，特别适用于农耕区钻井，节约土地；B：钻井设备轻，钻机及辅助设备不足200吨，易于搬运安装；C：钻井作业人员少，每24小时只需6～8人；D：岩屑量少，不足常规井的10%，便于废物处理，利于环保；E：消耗性材料(如钻头、套管、泥浆处理剂、水泥等)费用只占常规井的45%，可节约大笔成本。
由于小井眼钻井有其优越的经济性，所以日益为一些石油公司所青睐，仅1990年，国外小井眼已钻1000余口，其中大部分在美国。
92年由美国Maurer公司组织、12个国家的40多家公司参加的一个大型研究项目—DEA67，对小井眼及柔管技术进行系统的评价和研究。
煤层顶板水平井煤层气开发技术研究
煤层顶板水平井煤层气开发技术研究煤层气开发已经成为能源行业的重要组成部分。
煤层顶板水平井是一种常用的煤层气开发技术，其通过在煤层顶板钻井和水平井段与煤层穿层开采的方式，来实现煤层气的开采。
煤层顶板水平井煤层气开发技术在提高生产效率、降低成本、保护环境等方面都具有重要意义。
因此，对于煤层顶板水平井煤层气开发技术的研究具有重要的现实意义。
1.煤层顶板水平井的优势和特点：煤层顶板水平井是一种钻井和完井方式相对简单、投资和施工成本相对较低的煤层气开发方法。
煤层顶板水平井可以有效利用煤层顶板的裂缝和孔隙储存的煤层气资源，提高气井产量。
同时，由于水平井段开采效果较好，可以减少或避免地面煤气爆炸等安全事故的风险。
因此，研究煤层顶板水平井的优势和特点对于推动煤层气开发具有重要作用。
2.煤层顶板水平井施工技术：煤层顶板水平井的施工技术包括井筒钻探、完井和调整等过程。
研究煤层顶板水平井施工技术可以优化井筒结构和完井设计，提高井程质量和完井效果。
此外，通过研究煤层顶板水平井的调整工艺，可以使水平井段与煤层之间的接触更加紧密，进一步提高生产效率。
3.煤层顶板水平井开采技术：煤层顶板水平井的开采技术包括压裂和调整等过程。
通过研究煤层顶板水平井的压裂数、压裂液组成和压裂参数等关键技术，可以优化压裂设计，提高裂缝的连通性和流动能力，从而提高煤层顶板水平井的产量。
此外，通过研究煤层顶板水平井的调整工艺，可以使水平井段与煤层之间的接触更加紧密，进一步提高生产效率。
4.煤层顶板水平井环境保护技术：煤层顶板水平井开采过程中，会涉及到地下水和地面水的保护。
研究煤层顶板水平井的环境保护技术可以确定合理的水源用量，优化回注水的质量和用量等，减少对地下水和地面水资源的危害。
同时，还可以研究污水处理和排放技术，降低对环境的影响。
综上所述，煤层顶板水平井煤层气开发技术的研究对于提高煤层气开发效率、降低成本、保护环境具有重要作用。
通过研究煤层顶板水平井的优势和特点、施工技术、开采技术和环境保护技术等方面，可以找到优化煤层顶板水平井煤层气开发方案的途径，推动煤层气开发的可持续发展。
利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术应用探索
利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术应用探索
煤层气是一种重要的清洁能源资源，但是它的开采还面临着一些挑战，例如煤层非均
质性、瓦斯抽采困难等。
利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术可以有效解决这些
问题，提高煤层气开采效率和安全性。
定向钻机是一种专门用于斜井或水平井钻井的设备，它具有钻井速度快、钻井路径可
控等优点。
利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔，可以实现以下技术应用探索：
1. 预抽长钻孔技术：在煤层开采过程中，瓦斯是一大隐患，容易引发矿井事故。
通
过预抽长钻孔技术，可以将瓦斯提前抽采，减少矿井瓦斯浓度，降低煤矿事故风险。
利用
定向钻机施工的预抽长钻孔技术，可以针对煤层的特点设计合适的抽采路径，提高瓦斯抽
采效率。
2. 定向钻井技术：传统的钻孔方式往往是直钻，无法充分利用煤层气资源。
利用定
向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔，可以灵活选择钻井路径，将钻孔延伸至煤层的有效区域。
通过合理设计和控制钻井路径，可以提高煤层气开采效率。
3. 钻孔导向技术：煤层非均质性是开采的难点之一，传统直钻无法准确钻遍整个煤层，导致漏采现象。
利用定向钻机的导向技术，可以控制钻孔的方向和角度，实现钻遍整
个煤层。
通过导向钻井技术，可以减少漏采现象，提高煤层气开采的均质性。
利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术可以有效解决煤层气开采中的一些问题，提高煤层气开采效率和安全性。
在未来的研究和应用中，需要进一步探索和优化这项技术
的操作方法和参数设计，以便更好地应用于实际煤层气开采工程中。
煤岩气长水平井钻井液技术研究与应用
煤岩气长水平井钻井液技术研究与应用摘要：本文针对复合盐水封堵钻井液技术在鄂尔多斯盆地煤岩气超长水平井中的应用，室内试验和现场应用表明复合盐封堵钻井液体系，由于强封堵、强抑制性，优良的钻井液性能，能够满足煤岩气长水平井钻井施工及其它相关工作的要求，具有良好的社会和经济效益。
关键词：复合盐、强封堵、钻井液、煤岩气、水平井0 前言目前国内煤岩气水平井，以炭质泥岩、煤层地层埋藏深度浅，地层稳定性差，煤岩气水平井在钻井过程中，常存在炭质泥岩、煤层地层垮塌严重，井漏等现象，严重影响钻井安全和提速。
调研煤层气煤层水平井，保德区域部署5号、8号煤层水平井，主要部署三层结构水平井，水平段长800-1300米；永和区域部署8号煤层二层结构水平井，水平段长1000-1200米。
煤层气水平井早期大多使用聚合物钻井液体系，山西煤层气近年来事故率超过20%。
随着开发的不断深入与水平段钻进、降低事故复杂风险的需求。
各油田逐步向抑制性强的盐水、复合盐水、有机盐钻井液体系转变。
1 本溪组8#煤层特性鄂尔多斯盆地本溪组8#煤层特性（佳34-2井取芯），煤体结构以原生结构煤、碎裂煤为主，割理发育，呈线状、网状连续性分布（见图1）；由于所钻煤层垂厚最小仅2m，水平井施工过程会出现顶出见泥岩，底出见炭质泥岩的风险，因此在强化钻井液强封堵能力的同时，要兼顾钻井液强抑制能力。
图1 邻井取芯煤岩照2复合盐水封堵钻井液的室内研究复合盐钻井液体系已在气井水平井中得到应用，该体系具有低粘度、低固相、低失水，良好的泥饼质量，较强的抑制性等特点，确保井下安全，保障钻井提速。
2.1抑制防塌技术煤岩气水平井在施工过程中，因地层倾角的变化等原因，常出现出层情况，通过对炭质泥岩黏土矿物及含量分析，粘土矿物含量平均88.15%，粘土矿物中伊利石平均相对含量60.85%，蒙脱石平均相对含量17.35%，伊蒙混层平均相对含量15.4%。
伊利石含量高容易因滤液进入层间膨胀剥落，此外一定含量的蒙脱石和伊蒙混层也会引起水化膨胀，数据见表3。
煤层气“U”型井施工技术
二、 “ Ｕ”型井特点及开发煤层气的适应 性 ① “ Ｕ”型井 由水平井与直 井构成 ，兼有单 分支水平井 沟通割理 与直井 “ 点状 ”排采煤层气 的特点。 ②作为新型钻井 ，其 为两 井连 通、地质 导 向、水平钻井 等 多 种 先 进 技 术 的 综合 ，钻 井难 度 大 。
二开直井段钻进要控制好井斜 ，为下部井段 施工创造 良 好 条 件 ，钻 具 组 合 ３ １ １ １ ｍｍ钻 头 ＋① １ ６ ５ ｍｍ 无磁 钻 铤 １ 根
＋ ①１ ７ ７ ． ８ ｍｍ钻 铤 ３ 根＋ １ ２ ７ ｍｍ钻杆 。
３ ． 二 开 造 斜 段 钻 进
管下一个刚性 扶正器 ，力求使套 管串居 中 ，增 强紊流顶 替效
弯螺杆＋①１ ６ ５ ｍｍ无磁 钻铤＋ Ｌ ＷＤ＋①１ ２ ７ ｍｍ加重 钻杆 ２ 根
＋ １ ２ ７ ｍｍ￣ 杆 ＋ １ ２ ７ ｍｍ加 重 钻 杆 ＋ １ ７ ７ ８ ｍｍ￣ ｕ Ｆ 铤。 （ 四） 钻 井液
一
两个井 口可 以任意选择 ，充分依 靠倾 斜地层的坡度 ，
利 用 重 力作 用 实现 排 水 采 气 。
＠ 水平井压裂控制范 围大 ，可 以减 少钻 井数量 ，降低开
采成 本 。
开 井 段 地 层 胶 结 性 差 、 疏 松 、 井 壁 不 稳 定 ，易 坍 塌 掉
⑧ “ Ｕ”型井 的特 点 ，适合含气量 高、硬度高 、割理 发
育 、含 水 量 高 以及 复 杂 高 陡构 造 煤 储 层 的 开 发 。 三、 “ Ｕ” 型 井 钻 井 工 艺 （ 一 ） 掏 穴井 施 工 “ Ｕ” 型 井 是 由 一 口 掏 穴 井 和 一 口 水 平 井 组 成 ， 首 先 进 行 掏 穴 井 施 工 ， 井 身 结 构 为 ２ ４ ４ ５ ｍ ｍ 表 层 套 管 ＋① １ ７ ７ ． ８ ｍｍ生 产 套 管 完 井 ，在 目的 层 位 下 入 玻 璃 钢 套 管 ， 固井 后 在 连 通 目的 层 段 进 行 了扩 孔 ，扩 孔 直 径 ５ ０ ０ ｍｍ ，长 度４ ｍ。
煤层气水平井施工技术研究与应用
煤层气水平井施工技术研究与应用随着能源需求和环境保护意识的日益增强，煤层气成为一种备受关注的清洁能源。
煤层气水平井是一种常见的开采方法，其施工技术的研究和应用至关重要。
本文将从以下几个方面详细讨论煤层气水平井施工技术的研究与应用。
一、水平井施工技术的分类与特点水平井施工技术主要包括直推型、压裂型以及钻爆型。
直推型水平井施工技术是运用聚能穿透技术，以压裂作辅助手段，将钻孔直推至煤层中。
压裂型水平井施工技术则将孔眼打到煤层中，再通过水射流对煤层进行压裂，形成水平井。
钻爆型水平井则利用钻爆器具将煤层炸裂扩大孔径，施工较为简单快捷。
这些不同的施工技术各有特点，可以根据实际情况选择合适的技术进行施工。
二、水平井施工技术的关键问题与解决方案在水平井施工中，存在一些关键问题需要解决。
首先是井眼稳定性问题，由于存在地应力差异以及煤层裂隙的存在，井眼容易变形和坍塌。
为解决这一问题，可以采用固井技术和应力控制技术。
其次是井眼离心力的影响，这可能导致顶部和底部井眼直径不一致。
通过提高钻杆转速和适时的挤压，可以减少离心力的影响。
另外，水平井的通流能力也很重要，通过增加压裂和合理设计井眼，可以提高水平井的通气能力。
三、水平井施工的关键设备与技术在水平井施工中，关键的设备和技术主要包括钻井设备、固井设备、压裂设备和井下测量设备等。
钻井设备需要满足水平井的要求，包括低噪音、高效率和可靠性等特点。
固井设备则需要能够稳定井眼以及提高固井质量。
压裂设备需要能够产生足够的压力，以扩大煤层孔径。
井下测量设备则用于监测井孔、煤层应力和温度等参数。
四、煤层气水平井的应用及其效益煤层气水平井通过有效开采煤层气，可以提高煤层气开采的效率和产量，减少煤层损失。
同时，煤层气水平井的施工技术还可以减少液体的使用，降低了对环境的影响。
此外，煤层气水平井还可以增加煤层接触面积，提高采收率，节约开采成本，并且降低了安全风险。
因此，煤层气水平井的应用具有广泛的推广和利用前景。
定向井优快钻井关键技术与应用探究
定向井优快钻井关键技术与应用探究【摘要】本文主要探究定向井优快钻井关键技术与应用的相关内容。
在背景介绍了定向井钻井技术的发展现状，研究意义在于提高钻井效率和降低成本，目的在于探索相关技术的发展和应用。
在分别介绍了定向井钻井技术和优快钻井技术，分析了定向井优快钻井的关键技术，并结合案例分析进行应用探究。
最后展望未来发展趋势。
结论部分强调了定向井优快钻井关键技术的重要性，对技术应用效果进行评价，并提出了研究的不足和未来展望。
本文通过系统研究，全面探讨了定向井优快钻井技术的关键问题，对相关领域的技术应用和发展具有一定的参考价值。
【关键词】定向井、优快钻井、关键技术、应用探究、技术概述、案例分析、发展趋势、重要性、评价、不足、展望。
1. 引言1.1 背景介绍定向井优快钻井关键技术与应用探究引言定向井钻井技术的出现，为油气资源勘探开辟了新的可能性。
通过合理设计井眼轨迹，可以充分利用地下储层，提高勘探开采效率，降低成本，并减少对环境的影响。
优快钻井技术则进一步提高了钻井的效率和精度，使井眼设计更加精准和实用。
在这样的背景下，对定向井优快钻井关键技术进行深入研究和应用探究，将有助于进一步推动油气资源的开发与利用。
本文将从定向井钻井技术概述、优快钻井技术介绍、关键技术分析、应用案例分析和未来发展趋势展望等方面进行探讨，以期为相关领域的研究和实践提供一定的参考和借鉴。
1.2 研究意义研究定向井优快钻井关键技术的意义在于提高油田勘探开发的效率与成本优势。
定向井可以实现在一个井眼中同时钻到多个目标层，减少钻井井数，节省钻井成本。
而优快钻井技术则可以提高钻速和作业效率，进一步降低勘探开发费用。
定向井和优快钻井的结合可以实现更高效的勘探开发作业，对于油气资源的有效开采至关重要。
研究定向井优快钻井关键技术还有助于降低钻井事故的风险，提高钻井安全性。
通过精准控制钻头的方向和进度，可以有效避免地层易塌等问题，减少井眼不稳定带来的安全隐患。
煤层气U型水平井定向井远端连通钻井工艺研究
ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｒｍ ｏｔｅｌｙ ｗｉｔｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｗｅｌｌ
Ｗ ＡＮＧ Ｈａｉ ，ＹＡＮＧ Ｚｈａｏｚｈｏｎｇ ，ＬＩ Ｙｕｅ （１．Ｊｉｎｃｈｅｎｇ Ｂｒａｎｃｈ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｔｅｄ Ｃｏａｌｂｅｄ Ｍｅｔｈａｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｊｉｎｃｈｅｎｇ ０４８０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ ｌａｂ ｏｆＯｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０５００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｅｒｆｅｃｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏａｌｂｅｄ ｍｅｔｈａｎｅ（ＣＢＭ）Ｕ—ｓｈａｐｅｄ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｗｅｌｌ，ｔｈｅ ｄｉｆ ｉ ｃｕｌｔｙ ｄｕｒ ｉｎｇ ｂｕｔｔｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｏｆ ｃａｖｅｓ ｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ，ｎｅｗ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｅｘｐｌｏｒｅｄ． Ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｍｏｓａｉｃ ｔｅｍｐｏｒａｒ ｙ ｐｌｕｇｇｉｎｇ ｄｒ ｉｌｌｉｎｇ ｆ ｌｕｉｄ ａｎｄ ｇｅｏ— ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｄｒ ｉｌｌｉｎｇ， ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｎｅｗ ｃａｖｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ｗｈｉｃｈ ｎｓｅｓ ｏｕｔｅｒ ｐｉｐｅ ｔｏ ｓｈｉｅｌｄ ｔｈｅ ｃａｖｅ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｅｓ ｉｎ ｉｎｎｅｒ ｐｉｐｅ，ｗｅｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｏｆ Ｐ１５ ｔｅｓｔ ｗｅｌｌｓ．Ｉｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｃａｎ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｉｎ ｃａｖｅ ｉｓ ｓｅｔ ｕｐ ｉｎ ａｄｖａｎｃｅ．Ｉｎ Ｐ １ ５ ｔｅｓｔ ｗｅｌｌｓ，ｔｈｅ ｈｏｒ ｉｚｏｎｔａ ｌ ｄｒ ｉｌｌｉｎｇ ｆｏｏｔａｇｅ ｏｆ ７２４ ｍ ｗａｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ａｍｏｎｇ ｗｈｉｃｈ ６６８ ｍ ａｒｅ ｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ．Ｓｏ，ｔｈｅ ｄｒ ｉｌｌｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｉｓ ９２－３％ ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ．ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ ｗａｓ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ａｔ １ ２４２．５ ｍ ｏｎ ｔｈｅ ｆ ｉｒｓｔ ｔｒｙ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍ ｅ．ｔｈｅ ｃａｖｅ ｓｈｉｅｌ— ｄｉｎｇ ｃｒｅａｔｅｓ ａ ｎｅｗ ｐａｓｓａｇｅ ｆｏｒ ｓａｎｄ ｆｉｓｈｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｔｅｒ ｄｒａｉｎａｇｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｃａｖｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｉｎ ＣＢＭ ｗｅｌｌｓ ｃａｎ ｂｅ ｓｏｌｖｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓ— ｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ＣＢＭ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｗｅｌｌ，ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｎｅｗ ｗａｙ ｆ ｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＣＢＭ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｂｅｎｅｆ ｉｔ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＢＭ ； Ｕ—ｓｈａｐｅｄ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ； ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｗｅｌｌ；ｄｒ ｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
煤矿井下随钻测量定向钻进技术
2007 年12 月在陕西彬长矿区大佛寺矿现场试验中主孔终 孔深811.8 m；2008年4 月在淄博矿业亭南矿钻进主孔2 个， 终孔直径94 mm，最大孔深超过1000 m。
1.定向钻进技术简介
（4）适用条件和应用范围
a) 煤层条件 煤矿井下定向钻进技术适用于普氏系 数f≥1 的较完整煤层，避免在煤层破碎带或煤层陷落柱 区域内布置定向钻孔。
b) 岩层条件 煤矿井下定向钻进技术适用于普氏系 数f≤6 的岩层，避免在裂隙发育带或炭质泥岩、铝质泥 岩等遇水膨胀性岩层内布置定向钻孔。
煤矿井下定向钻进技术培训系列
1.煤矿井下随钻测量定向钻进技术
1. 定向钻进技术简介 2. 定向钻进技术与装备 3. 定向钻进技术的应用 4.研究与发展方向
1.定向钻进技术简介
（1）基本概念
近水平定向钻进（HDD）技术是指利用钻孔自然弯曲规律 或采用专用工具使近水平钻孔轨迹按设计要求延伸钻进至预 定目标的一种钻探方法，即有目的地将钻孔轴线由弯变直或 由直变弯。
2007 年 宁煤集团引进同型号的钻机，在白箕沟矿半煤半岩 地层也完成了孔深1023 m的钻孔，终孔直径94 mm。煤质较 硬是这些应用实例取得成功的主要原因，虽然有些钻孔达到 或超过1000 m，但断钻杆、掉钻具的问题仍较突出。
1.定向钻进技术简介
（3）煤矿井下定向钻进技术发展历程（国内发展）
我国煤矿井下近水平定向钻进试验研究始于20 世纪90 年 代初。1993 年煤科总院西安院在大同矿务局四台矿施工勘探 地质异常体的近水平钻孔，采用以孔底稳定组合钻具为主， 局部孔段使用国产的螺杆钻具纠斜钻进的方法，使孔深达到 了302.5 m。由于受当时国内螺杆马达、测斜仪器等制造技术 落后的限制，西安院暂时放弃了用孔底螺杆马达实施定向钻 进的技术途径。
浅析煤层气多分支水平井钻井关键技术
Engineering Technology150《华东科技》浅析煤层气多分支水平井钻井关键技术赵 俊（云南煤层气资源勘查开发有限公司，云南 曲靖 655000）摘要：随着我国社会和经济的高速发展，对煤层气的需求量持续增加，各种煤层气开采工程越来越多，对煤层气开展要求不断提升。
为了进一步提升煤层气的开采效果，可以将煤层气多分支水平井钻井关键技术应用到实际钻井工程中，在降低煤层气开采难度的同时，还能够进一步提升煤层气开采质量。
为此，笔者在本文中对煤层气多分支水平井钻井关键技术进行探讨，希望对促进我国煤层气开采事业的发展，可以起到有利的作用。
关键词：煤层气；多分支水平井钻井；关键技术我国地域非常广大，很多地区的煤层气资源相对比较丰富，具有非常大的开采潜力。
根据大量研究发现，我国煤层气具有低饱和、低压、低渗透等特征，如果采用传统垂直开采的方式，往往开采局限性相对比较低，煤层气开采难度也相对比较低。
为了有效解决这个问题，可以将煤气层多分支水平井应用到煤层气的开采过程中，提升对煤层气的开采效果。
1 多分支水平井的技术优势 相对于垂直井的开采优势。
在煤层气垂直井开采的过程中，其通常会采用射完井、钻井、水力压裂增产技术，但这些技术方法在实际使用的过程中，往往会具有一定的局限性。
然而，在煤层气多分支水平井钻井技术的应用中，其就可以有效化解地质条件所带来的各种影响，其同垂直钻井开采技术相比，主要有如下几个优势：（1）能够更进一步增加气体的导流能力，其流动阻力能够不受裂缝长度的影响，相对于割理系统，煤层气流动阻力会降低很多。
（2）通过对多分支水平井开采技术的应用，能够有效避免在开采过程中，对地层所造成的伤害。
此外，通过该技术的应用，还能够进一步提升波及面积，加强割裂地区的联系[1]。
产量优势。
同直井开采技术相比，在多分支水平井开采技术得到应用之后，能够更进一步提升煤层气的开采效率，对资金的使用率也相对比较高，进一步提升煤层气开采经济效益，让钻井工序得到更进一步的减少。
煤层气开采技术研究进展
144煤层气作为一种新型清洁能源，越来越受到人们的重视。
其主要分布在煤层中，部分游离于煤层孔隙中或溶解于煤层水中。
煤层气的开发，不仅能够有效预防煤矿瓦斯爆炸，而且能够增加清洁能源的供应，同时减少温室气体的排放，保护环境。
1 煤层气开采机理煤层气的开采，主要是通过抽排煤储层的承压水，降低煤储层的压力，从而能够使煤层中吸附的甲烷发生解吸，转化为为大量的游离态甲烷并在地层与井筒压差作用下运移至井口。
在煤层气开始排采后，通过地面设备，井筒中的液面下降，因此在井筒和煤层之间形成压力差，从而使地下水在压力差的作用下由煤储层流向井口，直至煤层各点储层压力保持恒定，此时解吸停止，产气也就终止。
根据所形成的压降漏斗体积，结合Langmuir方程，便可以求出该井能产出的煤层气总量。
2 煤层气钻井技术2.1 多分支水平井煤层气多分支水平井，也被称为羽状分支井。
主水平井眼与洞穴井连通，主要在主水平井眼的两侧不同位置分别钻出多个分支水平井眼。
在进行钻井的过程中，首先钻一口直井，由地面直至煤层，使用造穴工具形成洞穴，即洞穴井，随后开钻工程井，在距洞穴100～200m的水平位移处钻一直井段，然后造斜延伸穿过洞穴井的洞穴，通过洞穴后工程井继续在煤层中沿着水平方向延伸，钻至一定距离后，形成主分支井眼，接着在主分支井眼两侧不同位置开钻多个分支井眼，从而加大与煤层气的接触面积。
2.2 U型水平连通井U型井，即U型水平连通井，其水平井的远端与洞穴井连通。
在高陡构造中，煤层倾角比较大，渗透率相对偏高，羽状水平井或多分支水平井开采效果较差，因此借鉴U型水平井技术[3]，将其设计为沿煤层的U型定向斜井，即沿煤层段设计一段平行于煤层的斜直段，随后进行直井钻探，其必须在斜井段之前完井，接着直井与斜井会在煤层段连通。
2.3 V型水平井V型井，即V型水平连通井，由两口以上水平井远端与同一口洞穴井连通的井。
两口水平井之间会呈一定的夹角，它们共用一口排采直井。
定向井、水平井钻井技术(8)
第八章定向井、水平井钻井技术前言定向井、水平井钻井技术在国内经过多年的研究、发展，目前已经相对成熟。
但是，就应用地域而言，川东北地区应用定向井、水平井技术相对较晚，由于地质条件复杂，钻井施工期间出现的问题较多，有必要对前期定向井施工中的成功经验和负面教训进行总结、分析，为提高今后钻井队伍对该地区定向井、水平井施工的认知程度，推动川东北地区定向井钻井技术的成熟，形成较为完善的川东北水平井钻井技术方案奠定基础。
一、国内外定向井、水平井钻井技术现状（一）定向井钻井技术简而言之，定向井是指按照预先设计的井斜方位和井眼的轴线形状进行钻进的井。
沿着预先设计的井眼轴线钻达目的层位的钻井方法，称为定向钻井。
定向井技术可以增加油藏泄油面积，提高油气产量，还能够克服地表障碍设定井场、节约用地、降低开发成本、提高经济效益。
定向井通常采用的轨道剖面是“直—增—稳”和“直—增—稳—降—稳”或与之相近的剖面结构,在数量上以“直—增—稳”三段制结构占绝大多数。
对于这种剖面，早期的定向井钻井在造斜点以下井段是分三步施工的,即弯接头+直螺杆定向造斜、转盘钻进增斜和转盘钻进稳斜。
该施工步骤相对而言较为复杂，且由于定向井井眼轨迹的井斜变化和方位漂移量受地层岩性、钻具结构、钻进参数等诸多因素影响,如果没有对相应区块的钻井施工经验，判断和量化分析井斜、方位变化规律的存在一定的难度。
随着弯壳体泥浆马达、高效PDC钻头的研制成功和无线随钻测量技术的发展，导向钻井系统逐步发展，并成为定向井技术发展的最重大的成果。
最初是弯壳体动力钻具与MWD组成的滑动导向钻井系统,近年来又出现了旋转导向钻井系统。
导向钻井系统的最大优点是一套工具下入井内后,可以增斜、降斜和稳斜,可以根据需要钻出不同曲率的井眼,从而大大提高了井眼轨迹控制能力。
如英国BP公司1999年7月在英国WytchFarm油田完成的M16SPZ井，完钻井深11278m，垂深1637m，水平位移达10728.4m。
煤层气水平井煤层判识技术的研究与应用
械 钻速 相差几 倍 以上 ， 保证 井 眼沿煤 层钻 进 ． 可大 大 提高 钻井 速度 ， 短施 工周 期 。 钻 遇煤层 与顶 底板 缩 若 交 界 地层 ， 不但 降低 钻进 速度 ， 还会 由于交 界 面地 层
的。
２ 煤层 判识 的难点
山西 沁水 盆地 煤层 气 开发 的主 要 目的层是 ３＃
煤 层 ， 埋 深从 ４ ０ ８ ０ 差 距 较 大 。 由于煤 层 气 其 ５ ～ ５ ｍ， 开 发时 间短 、上 钻快 ，地震 资料 较粗 （ 般二维 地 一
震 ）地 质精 细描 述不 够 ， 识也不 够全 面 。 ． 认 在直井 的 钻 探 中 ， 于厚 度 ５ ６ 的煤 层 的识别 。 比较简 单 对 ￣ｍ 是 的问题 ， 但是 对 于 多分 支水 平 井来 说 ， 地 层 、 其 对 尤
（） ２ 地质 导 向 的需 要 。所谓 地 质导 向 ， 义讲 就 狭 是 引导 井 眼沿 目的地 层延 伸 。 而煤 层气水 井 ， 钻 对
达地 层 岩性 的识 别 ，是否 煤层 以及 在煤 层 的上下 位
置 是地 质导 向技 术人 员 的主要 任务 。
是 煤层 的识别 并 非易 事 ， 主要存 在 以下难点 ：
●■ ■■■■
张 冲
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媛 煤层气 水平井煤层 判识技术 的研 究与应 用 嵊 油
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摘 要 通 过 几 十 口井 的 钻探 实践 ， 结 出 了 一 套 通 过 各 种 技 术 手 段 对 煤 层 进 行 判 断 、 别 的 方 法 ， 为今 后 利 用 多 分 支 水 平 总 识 可
Ｋｅ ｒ ｓ ｃａ－ ｅ ａ； ｏｌ ｅｍｃａ ｂｄ ｍ ｌ－ ｒｎ ｈｄｈｒ ｏｔ ｅｌｊｄ ｉｇａｄｉｅ ｔｙ ｇ ｙｗｏｄ ｏｌｂ ｄｇｓ ｃａ ｓａ ／ ｌ ｅ ； ｕｔ ｂａ ｃｅ ｏｉ ｎａ ｗ ｌ ｕ ｇ ｎ ｎｉ ｉ ｏ ｉ ｚ ｌ ； ｎ ｄ ｆｎ
我国煤层气勘探开发的研究进展及发展前景
２ ． １煤层 气地球 物理勘 探技 术
用于煤 层气 的地球 物 理勘 探 技术 主 要包 括 地震 和 测井 。地震 是 快 速 高 效 开展 煤 层 气 勘 探 的 主要 方 法 。 利用地 震资 料 能够确定 煤 层 赋存 状 态 、 构造 形 态 、 断层 发育 特征 ， 定性 、 半定量 地 解 释煤 层 厚度 。王 磊 … 等利 用地震 技术 较好 地解 释沁 水盆 地 南部 煤 系地 层 的构造 特征、 厚度 ， 并且估算了该 区域的煤层气资源量 。王连 刚 等提出地震勘探不仅可以清楚地 了解含煤地层 的 构造特点 ， 而且能提高确定煤系地层含气量的准确性。 冯 世 民 认 为应用 二维 地震勘 探 技术 可 以确 定 煤 系地 层的含气范 围， 并且在红格尔煤 系地层 中取得显著 的
０引言
煤层气 ， 作为煤的伴生矿产资源 ， 在我国能源结构 中占有很重要 的地位。勘探开发煤层气不仅可 以降低 环境污染 ， 而且能够缓解我 国能源 紧张 的局面。近年 来， 我 国在沁水盆地、 鄂尔多斯盆地东缘等多个 区块取 得煤层气勘探开发的重大突破 ， 建立了沁水盆地煤层 气生产基地和韩城 一 龙亭先导性试验等项 目区。 ｌ中国煤层 气勘 探开 发历 程 我 国煤 层气 勘探 开 发 和利用 起 步 较 晚 ， ２ ０世 纪 ８ ０ 年代以前 ， 为减少煤矿矿井瓦斯灾 害， 原煤炭部先后在 抚顺 、 阳泉 、 焦作 等矿 区建 立 瓦斯 抽 放站 ， 这 一 时期 ， 瓦 斯大 部分 被 排 放 到 空 气 中 ， 基 本 处 于 瓦 斯 抽 排 阶段 。 ２ ０世纪 ８ ０年代 ， 美国在黑勇士等盆地开采煤层气试验 并取得成功， 引起全世界的关注。随着第一届“ 全 国开 发煤层气研讨会” 的胜利召开 ， 全 国各地掀起 了勘探和 开发 煤层 气 的 高潮 。晋城 、 铁法、 阳泉 、 韩 城 等地 煤 层 气勘 探 和开发 试 验 工 作 先后 开展 起 来 。 一 些 煤 层 气 井 曾产出工业性煤层气流。但是我 国所有试验井 总体的 产气效果还不太理想 ， 一是产量太低 ， 二是高产气量持 续时 间太 短 。在此 阶段 ， 我 国通 过 引进 国外 先 进技 术 ， 在煤 层气 资源 评价 、 开采 技术 等 方 面取 得 了很 多 成果 。 随着 中联煤 层 气有 限责任 公 司 的成 立 以及 国家 层 面煤 层气方面的科技攻关 ， 我 国先后在沁水盆地 、 韩城等多 个地 区进行 重 点勘探 ， 阜新 煤 层气 开 发 试验 项 目区 、 沁 水盆地煤层气生产基地以及韩城 一 龙亭先导性试验等 项 目区先后进入商业化生产阶段 。 ２国 内煤 层气勘 探 开发的研 究进 展
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作者简介:黄洪春,1966年生,工程师;1986年毕业于重庆石油学校钻井专业,现从事煤层气研究与试验工作,已发表论文10余篇。
地址:(065007)河北省廊坊市万庄44号信箱。
电话:(010)69213379。
Ο加里・特瑞特.新型水平定向钻井系统.煤矿区煤层气项目投资与技术国际研讨会论文集.2000年9月北京。
煤层气定向羽状水平井钻井技术研究黄洪春 卢明 申瑞臣(中国石油勘探开发研究院廊坊分院) 黄洪春等.煤层气定向羽状水平井钻井技术研究.天然气工业,2004;24(5):76～78 摘 要 从煤储层特性分析入手,讨论了现有煤层气井增产技术的不足,阐述了用特殊的羽状水平井来提高煤层气单井产量的有利条件。
并通过室内实验和研究,介绍了煤层气定向羽状水平井的设计方案、钻井关键技术和主要工具结构原理,提出了在国内现有技术与装备条件下相应的实施方案和建议。
所述技术对中国煤层气的开发具有实际应用价值。
主题词 煤层气 羽状水平井 设计 钻井技术煤层实施羽状水平井的有利条件 由于垂直井贯穿煤层割理系统长度有限(通常为煤层厚度),而煤层气藏基岩渗透率很低,为获得经济产量需要对煤层实施增产措施。
从我国煤层气试验井来看,先后试验了水基压裂液压裂、CO 2泡沫压裂、裸眼洞穴等多种增产技术措施。
对各向异性的煤层气藏压裂水力裂缝方位研究表明,水力裂缝通常沿与面割理(煤层主应力和渗透率方向)平行方向延伸,不能充分地进入煤层深部。
加之煤层机械强度低、易压缩,压裂裂缝难以控制,压裂砂易嵌入煤岩使其对煤层的支撑效果大大降低,并有可能在裂缝周围形成一个屏障区。
从8口裸眼洞穴完井的试验情况来看,因造洞穴方式和施工工艺的不同,未达到改善近井地带渗透率而使增产效果差。
理论研究和常规油气储层实践证明,当储层纵横向渗透率比值大于0.1时钻水平井效果显著,其产量可达直井的3～10倍,煤层气储层渗透率完全符合该条件。
要在渗透率较低的煤储层中获得经济的煤层气产量,需要更多的煤层裸露和割理系统沟通才能实现,而羽状分支水平井可以做到这点。
综上所述,煤层气储层具有钻羽状水平井有利的条件。
煤层气定向羽状水平井设计 所谓羽状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作为泄气通道,分支井筒能够穿越更多的煤层割理裂缝系统,最大限度地沟通裂缝通道,增加泄气面积和气流的渗透率,使更多的甲烷气进入主流道,提高单井产气量。
1.煤层气羽状水平井完井方法 对于煤层气定向羽状分支水平井的完井方式,工艺较简单,主要采用裸眼完成,直接投产。
2.井身结构 煤层气需要通过排水降压解吸附才能产出,因此,定向羽状水平井井身结构必须考虑排水采气。
参考美国已成功完成的羽状分支水平井钻井方案Ο,结合我国煤层特点提出如下两种井身结构方案。
方案一,需要另钻直井抽排水。
215.9mm 井眼在目的煤层顶部下入 177.8mm 技术套管并注水泥固井;用 152.4mm 钻头小曲率半径造斜进入煤层,并在煤层中钻500～1000m 长的主水平井眼;然后用 120.6mm 钻头由下往上在主水平井眼两侧不同位置交替侧钻出4～6个水平分支井眼。
单个水平分支井眼长300～600m ,与主水平井眼成45°夹角,全部采用裸眼完井。
最后,在距水平井井・67・口约100m 且与主水平井眼在同一剖面上设计1口垂直井,并与主水平井眼在煤层内贯通(可采用造洞穴或压裂沟通),下人筛管,保持井眼打开,用于排水降压采气(见图1)。
图1 煤层气定向羽状水平井示意图 方案二,主水平井内下入电潜泵直接抽排水采气。
为保证电潜泵的顺利下入, 215.9mm 井眼采用中曲率半径进入煤层, 177.8mm 技术套管下到煤层部位,分支井眼同方案一。
3.水平分支井眼剖面设计 井眼轨迹设计坚持以最光滑、最短为原则。
首先考虑分支井筒所处的煤层特性,根据煤层性质、地应力的分布状态和最大主应力方向、煤藏单元的几何形状和甲烷的流动控制要求等因素来确定井眼轨迹的设计,使主水平井眼沿最小应力方向钻进,钻井复杂情况最少并且钻进速度快,可获得较大的水平位移。
主水平井眼采用中、小曲率半径和“直—增—增—稳(水平段)”的连增复合型剖面,井眼轨迹圆滑、摩阻和扭矩小,造斜点选在煤层顶部砂岩上。
分支井眼采用中曲率半径和“增—稳”剖面,与主水平井眼呈45°夹角。
定向羽状水平井钻井关键技术 通过对美国煤层气羽状水平井钻井技术和国内分支井技术的研究表明,在煤层中实施定向羽状分支水平井钻井主要有以下几项关键技术。
1.铰接式钻具 羽状分支水平井的井眼轨迹是空间弯曲线,既有井斜的变化又有方位的变化,如何使刚性较大的钻铤和钻杆能造出这种井眼曲率并顺利重入,通常需要在钻铤或钻杆连接处加装一个具有柔性连接的铰接式接头。
这种接头具有万向节的功能,在一定角锥度范围内可以任意方向转动,同时具有密封功能。
此外,采用铰接式钻具组合,最大限度降低扭矩、摩阻和弯曲应力。
2.可回收式裸眼封隔器/斜向器 斜向器是分支井钻井的关键技术工具,对分支井的钻井起着至关重要的作用,它在分支点处引导钻头偏离原井眼按预定方向进行分支井眼的钻进。
煤层气钻进中的斜向器是可回收式带裸眼封隔器的,它由斜向器和封隔器两部分组成,斜向器的斜面上开有送入和回收的孔眼,用于施工作业中送入和回收斜向器,可膨胀式封隔器用于固定和支撑斜向器。
3.井眼轨道控制 由于煤层可钻性好,钻速快,单层厚度薄(3～6m ),井眼轨迹控制难度大。
为将井眼轨迹控制在煤层内,可采用“L WD +泥浆动力马达”或地质导向钻井技术。
实现连续控制,滑动钻进,提高轨迹控制精度,加快钻进速度。
同时要避免井眼轨迹出现较大的曲率波动。
钻进中尽量避免大幅度变动下部钻具组合结构、尺寸和钻进参数,并控制机械钻速在一定范围内变化,防止井眼出现小台肩现象。
4.煤层井壁稳定性 由于煤层割理发育、机械强度低、易碎易跨。
则井壁稳定是定向羽状水平井成败的关键之一。
为此,我们对山西晋城地区3#煤层进行了煤样三轴应力井壁稳定性模拟实验研究,确定防止煤层破裂的最大允许钻井液密度和防止井眼坍塌的最小钻井液密度值。
研究结果表明,保持晋城地区3#煤层水平井眼稳定的钻井液密度窗口为1.20～1.50g/cm 3。
除密度外,钻井液与地层的相互作用,也影响煤层水平井眼稳定。
当煤层井壁有钻井液渗入时,流体的渗入使得割理面的有效正应力大大减小,割理张开距离变大,井周渗入钻井液的块体变得疏松,松散的块体很容易被循环的钻井液冲刷掉而造成井径扩大。
钻井液密度越高,流速越大,张开的割理面越多,割理张开的距离越大,煤层井壁越不稳定。
因此,钻井液应有良好的润滑性、抑制性、携岩性和防塌性能,严格控制失水和滤液化学性质,适当提高滤液粘度,减少或削弱毛细管效应,降低泥饼的渗透率。
并采取相应稳定井眼的工程技术措施:①造斜点以下地层和煤层段全部采用井下动力钻具。
・77・钻柱不旋转,工作较平稳,有利于保持煤层井壁稳定;②尽量不用螺旋稳定器。
要用则采用大欠尺寸螺旋稳定器,以减少对煤层井壁碰撞。
③快速钻完煤层水平井段。
但对那些较疏松、破碎的粉煤层,井壁极易垮塌,不宜钻羽状分支水平井。
5.主要钻进工艺 为使主水平井眼和分支井的位置最佳,垂直井段必须经过精心设计和钻进,要利用煤层上方压实砂岩进行裸眼造斜和稳定短半径弯曲井段,并达到良好的地层控制。
分支水平井眼钻井顺序是由下往上逐个分支钻成的。
工艺步骤如下。
(1)当钻完主水平井眼后,调整钻井液性能确保水平井段内岩屑清洗干净、无底边岩屑床,煤层井壁稳定。
(2)起出钻具,下入可回收式斜向器到预定分支点位置,定向后座封;然后下入带“L WD +泥浆马达+高效钻头”的钻具,侧钻出一个水平分支井眼。
(3)钻完第一个分支井眼后起出钻具,下入专用工具将斜向器起出;重复上述方法钻完设计分支井眼个数后裸眼完井。
结论和建议 (1)煤层渗透率各向异性显著,具有钻水平井有利的储层条件。
(2)羽状水平井能最大限度地沟通煤层割理系统,增大煤储层的泄气面积,从而提高煤层气单井产量,降低综合成本,实现低渗煤层气经济开采。
(3)在煤层中钻中曲率半径分支水平井的工具、测量仪器、设备和工艺技术国内已基本具备,可先试验2分支水平井,待取得经验后再实施羽状多分支水平井。
(4)羽状水平井可以把钻井、开发及提高采收率有机地统一起来,是一项对我国低渗煤层气开发有重要意义的新兴技术。
参 考 文 献1 郎春艳.利用多分支井技术降低钻井成本保护环境.国外油田工程,2000;5:20～232 赵阳升等.低渗透煤储层煤层气开采有效技术途径的研究.煤炭学报,2001;26(5):455～4583 Logan T L ,Schwoebel J J.Application of horizontal Drain 2hole Drilling Technology for coalbed Methane Recovery.SPE 164094 Weiguo Chi ,Luwu Y ang.A feasible discussion on ex ploita 2tion coalbed methane through horizontal network drilling in China.SPE 647095 Successful multi -lateral technology goes west Virginia.Newsletter ,2002;3(3):5～6(收稿日期 2003210215 编辑 黄君权)哈萨克斯坦-中国的输气管线可行性研究将在2004年完成 据哈萨克斯坦国家石油天然气公司K azMunai G az 负责运输及销售项目的经理K airgeldy K abyldin 在哈萨克斯坦Almaty 地区召开的国际石油天然气大会上透露:关于将哈萨克斯坦的天然气管线运输到中国的项目可行性研究有望在2004年秋天前完成。
计划将哈萨克斯坦的管线与“西气东输”的管线相连,并以此连接两个国家的管输天然气。
(蒋静萍 摘译)・87・钻井工程 天 然 气 工 业 2004年5月such as minimum yield strength,pipe diameter and wall thick2 ness,etc.It doesn′t consider the effect of the initial geometric imperfections such as ovality and eccentricity,etc.Practice shows that both ovality and eccentricity affect the casing col2 lapse resistance obviously.With the finite element method,the article studies the effect of the initial ovality and eccentricity on the casing collapse resistance in detail.And some technical mea2 sures are proposed to decrease and control the initial geometric imperfections. SUB JECT HEADING S:Casing,Collapse resistance,G eo2 metric imperfections,Finite element method,Analysis H an Jianzeng(post Doctor)was born in1972. Add: 3521Tongji Rd.,Baoshan District,Shanghai(201900),China Tel:(021)26645445APPL ICATION OF FRACTURE C L EANING ACID IN SONGZI OI L FIE LD1) Guo Jianchun,Chen Hongjun,Zhao Jinzhou (Southwest Petroleum Institute)and Long G ang (Southwest Branch,Sinopec).N A TU R.GA S IN D.v.24,no.5,pp.73～75,5/25/2004.(ISSN 1000-0976;In Chinese) ABSTRACT:Aiming to the situation of large number of the ahead fluid left in the reservoir and the fracture damage caused by fracturing treatment in Well ES10of S ongzi oil field, a cleaning acid system has been developed.The in2house loop experimental procedure and experimental method to simulate the fracture damage process of Well ES10has been made.The method can simulate the dynamic flowing process of fracturing fluid leaking into the reservoir and the fracture damage due to uncompleted decomposition of fracturing pad or residue of frac2 turing fluid.With the loop experiment,it is proved that the cleaning acid system can effectively decompose the residue of gel and eliminate fracture plugging.According to the characteristics of reservoir damage in Well ES10,the high concentration and high injection rate of the fracture cleaning acid was applied,fol2 lowed by high concentration of HCL to clean the fractures and improve the permeability of the formation near the fractures. The results show that with the fracture cleaning and acidizing, the productivity of the well has been greatly improved. SUB JECT HEADING S:Fracture damage,Loop experi2 ment,Cleaning acid,Fracture cleaning,Acidizing G uo Jianchun(associate prof essor,Doctor)was born in 1970. Add:Xindu District,Chengdu,Sichuan(610500),Chi2na Tel:(028)88111760STU DY ON PINNATE H ORIZONTAL DIREC2 TIONAL D RI LL ING TECHNIQUE OF COAL2BE D G AS1) Huang Hongchun,Lu Ming,Shen Ruichen (Langfang Branch of E&D Research Institute, PCL).N A TU R.GA S IN D.v.24,no.5,pp.76～78,5/25/2004.(ISSN1000-0976;In Chinese) ABSTRACT:Based on analysis of coal2bed reservoir char2 acteristics,the article discusses the shortcomings of the existing stimulating techniques and elaborates the advantages of using special pinnate horizontal drilling to improve the single well pro2 duction of coal2bed gas.With in2house experiment and study, the design program of pinnate horizontal directional drilling for coal2bed gas,the key drilling techniques,and the mechanical structure principle of main tools are introduced.According to the domestic current techniques and facilities,the corres ponding work schemes and proposals are also put forward.The above2 mentioned techniques have the actual application value on devel2 opment of coal2bed gas in China. SUB JECT HEADING S:Coal2bed gas,Pinnate horizontal drilling,Design,Drilling technique H u ang H ongchun(engineer)was born in1966. Add:P. O.Box44,Wanzhuang,Langfang,Hebei(065007),China Tel:(010)69213379STU DY ON PRESSURE2D R OP WE LL TEST WITH INJECTION OF COAL2BE D G AS WE LL1) Liu Lijun,Wang Lizhong,Zhang Zhenhui,Sun Qi and Bai Tianzeng(Down2hole Service Com.of North China Petroleum Administration).N A TU R. GA S IN D.v.24,no.5,pp.79～81,5/25/2004. (ISSN1000-0976;In Chinese) ABSTRACT:The permeability measured by the conven2 tional method is obviously lower than that by numeric simula2 tion or after fracturing.The main reason is that there is some free gas in the cleat of coal seams,which produce Jiamin effect. S o,the correct permeability can′t be derived with the conven2 tional interpretation based on the pressure2drop test by single2 phase injection.The value of the permeability calculated by the method is smaller than the real one.According to EXDOS soft201 N A TU RA L GA S IN DUS T R Y/May,2004。