煤层气远端水平对接井钻进技术研究与应用

煤层气远端水平对接井钻进技术研究与应用第一页，共38页。1、地面钻井开发模式2、远端水平对接井施工技术特点及应用现状3、远端水平对接井施工关键技术研究4、应用实例5、结论及建议6、推广计划第二页，共38页。直井开发模式丛式井开发模式近端对接分支井开发模式远端对接井开发模式1、地面钻井常用开发模式第三页，共38页。1、地面钻井开发模式2、远端水平对接井施工技术特点及应用现状3、远端水平对接井施工关键技术研究4、应用实例5、结论及建议6、推广计划第四页，共38页。煤层气远端水平对接井工艺集成了水平井、煤层造穴、精确连通、侧钻分支和地质导向等多项先进技术，是一项技术性强、施工难度大的系统工程，对钻井设备、钻具、测量仪器及工艺技术等均有较高要求，可有效增加煤层气的导流面积、提高抽采效率、降低煤层瓦斯含量，在高效开发利用煤层气的同时为煤矿采煤安全提供安全保障。第五页，共38页。国外：以美国、澳大利亚及加拿大等为代表的西方能源大国，在钻井深度和技术难度上不断突破，取得了良好的开发效果和经济效益。国内：自2004年由奥瑞安在山西晋城设计施工第一口对接井以来，中石油、中联煤等企业及施工单位相继在中硬及以上较稳定煤层中开始施工煤层气远端水平对接井，该技术目前逐渐得到认可并取得快速发展。第六页，共38页。1、地面钻井开发模式2、远端水平对接井施工技术特点及应用现状3、远端水平对接井施工关键技术研究4、应用实例及推广计划5、结论及建议第七页，共38页。3.1井位、目标层的选择及井身结构设计3.2测斜仪器的选用3.3钻具组合设计及井眼轨迹控制技术3.4钻井液工艺技术3.5对接工艺技术第八页，共38页。井位、目标层的选择地理条件：地形较平坦，交通便利，且有利于煤矿区的可持续发展。地质条件：井眼轨迹延伸区域地层构造尽可能简单、水文地质条件优越、勘探程度高；目标煤层埋深适中，煤层水平分布稳定且厚度大，孔隙度及渗透性适中、煤层气含量较高；应尽可能避开地层异常区域。第九页，共38页。井身结构设计

基本原则：井眼尺寸要与测斜仪器配套且有利于井壁稳定；重点考虑井下安全和上覆地层的地质情况，水平段避免对煤储层造成伤害。在钻进安全的前提下需重点考虑钻进效率，钻井成本在经济上是否可行。

第十页，共38页。井身结构设计

三开井身结构：一开主要钻进表土层，进入稳定基岩10m左右，下入表层套管封固地表易漏、含水地层；二开钻至着陆点以上稳定地层，下入技术套管封固不稳定及含水地层；三开煤层段采用裸眼完井，井眼尺寸可根据地层情况及造斜曲率半径等具体需求进行选择。

第十一页，共38页。名称优点缺点mudpulseMWD通信结果可靠、钻井深度较深传输速度较慢，对钻井液含砂量和含气量要求严格，不能用于没有连续液相的欠平衡钻井EM-MWD数据传输速度较快，适合在泡沫钻井液等没有连续液相的欠平衡钻井地层介质对信号的影响较大，电磁波不能穿过低电阻率地层，传输距离有限，深井深度一般不超过3000mLWD除测量钻井参数外，还可测量相关地质参数结构复杂、使用成本较高第十二页，共38页。钻具组合设计井段钻具组合一开Φ311.15mm三牙轮钻头+双母接头+Φ165mm钻挺+Φ114mm钻杆二开Φ215.9mm三牙轮钻头+双母接头+Φ165mm钻挺+Φ114mm钻杆三开Φ152.4/Φ149.2/Φ117.8mm三牙轮/PDC钻头+Φ120/Φ95mm单弯螺杆(1.5°/1.25°)+转换接头+Φ95/Φ89mm无磁承压钻杆+MWD+Φ89/Φ73mm钻杆+Φ89/Φ73mm加重钻杆对接井段Φ152.4/Φ149.2/Φ117.8mmPDC钻头+强磁接头+Φ120/Φ95mm单弯螺杆(1.5°)+转换接头+Φ95/Φ89mm无磁承压钻杆+MWD+Φ89/Φ73mm钻杆+Φ89/Φ73mm加重钻杆第十三页，共38页。井眼轨迹控制井眼轨道设计需考虑地质条件、各级井眼尺寸及深度、曲率半径、位垂比等具体情况，综合分析对比。轨迹控制分为直井段、弯曲段、水平段、水平对接段四个阶段，直井段要求防斜打直，弯曲井段合理调整入靶姿态，满足地质和工程施工要求，水平段精细施工确保水平段有效延伸及成功对接。

第十四页，共38页。

结合煤储层岩性和远端水平对接井钻进工艺技术的特点，根据分段设计的原则，确定钻井液工艺技术方案：目的煤层以上采用常规钻井液体系，目标煤层采用无固相聚合物钻井液体系，以确保安全钻进，利用复合型处理剂调控钻井液体系的性能；完钻后利用与钻井液体系相匹配的化学浆液清除井壁“泥饼”和近井壁范围内裂隙充填物进行解堵，降低储层伤害。

第十五页，共38页。

煤层水平段——无固相聚合物冲洗液+化学方式清除“泥饼”解堵处理剂可降解性试验冲洗液工艺技术●无固相聚合物冲洗液体系有利于孔壁稳定、清洁孔底，能够确保安全钻进。●复合型处理剂形成的“泥饼”通过化学方式清除、解堵，降低储层伤害。3.4钻井液工艺技术第十六页，共38页。远端对接仪器：旋转磁测距系统(RMRS)水平井钻具组合：钻头＋永磁短节＋定向螺杆马达＋无磁钻挺＋MWD＋钻杆垂直井测量仪器：接收探管、有缆钢丝绳地面附属设备：井口固定滑轮、显示仪、线缆等RMRS系统原理示意图

RMRS系统软件界面第十七页，共38页。1、地面钻井开发模式2、远端水平对接井施工技术特点及应用现状3、远端水平对接井施工关键技术研究4、应用实例5、结论及建议6、推广计划第十八页，共38页。⑴

沁水盆地寺河井田“U”型对接井组钻遇地层第四系石千峰组上石盒子组下石盒子组山西组（3#煤）第十九页，共38页。钻遇地层依次为第四系、石千峰组、上石盒子组、下石盒子组和山西组。目标层3#煤层煤层稳定，平均煤厚5.89m，中夹矸0～5层，距煤层底板0.8m以下为较软煤层。煤层直接顶板为砂质泥岩，常有薄层炭质泥岩或泥岩伪顶。目标层所属区块为两边稍高，中间稍低的向斜构造，倾角变化多在6°以内。地质概况第二十页，共38页。第二十一页，共38页。第二十二页，共38页。第二十三页，共38页。对接连通现场对接视频第二十四页，共38页。SH-U2直井：

一开井深22.42m二开井深232.71m三开井深287.94m处终孔SH-U3水平井：

测深73m处开始造斜，测深394m处入靶进入煤层，测深727.01m处与SH-U2孔成功对接，过洞穴后继续向前钻进300.36m，测深1027.37m处主孔终孔；侧钻两个分支，井深分别为159.70m和117.26m；全井总进尺1304.33m。相关技术参数第二十五页，共38页。

煤层段有效进尺910.33m，日产气量最高值达21000m³，在国内率先实现了煤矿区地面远端对接的高产煤层气井组。生产应用及经济社会效益第二十六页，共38页。4.1应用实例第二十七页，共38页。钻遇地层依次为第四系、第三系、下白垩统洛河组、宜君组、中侏罗统安定组、直罗组、下侏罗统延安组。目的层4#煤层煤厚约10m，属于较稳定煤层，偶有0~3层夹矸，夹矸厚度0.3m~0.6m不等；目标煤层全井田分布。地质概况第二十八页，共38页。孔

号垂深（m）一开二开三开孔深（m）钻头尺寸（mm）套管尺寸（mm）孔深（m）钻头尺寸（mm）套管尺寸（mm）孔深（m）钻头尺寸（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第二十九页，共38页。对接连通现场对接视频第三十页，共38页。1、地面钻井开发模式2、远端水平对接井施工技术特点及应用现状3、远端水平对接井施工关键技术研究4、应用实例5、结论及建议6、推广计划第三十一页，共38页。5.1结论

（1）能有效提高单井产气量、增加有效产气周期、综合成本低。（2）该工艺涵盖了水平井、煤层段造穴、精确对接、侧钻分支等多项先进技术，施工过程中各环节需总体协调。（3）无线随钻测量及旋转磁测距系统等先进配套装备仪器，为实施远端水平井的对接提供了保障。（4）煤层水平段采用无固相聚合物钻井液，完钻后清除“泥饼”解堵，在保证安全钻进的同时有利于储层保护。第三十二页，共38页。5.2建议

（1）钻具与井壁环空间隙较小，增加了环空压耗，限制了钻井液密度窗口的大小，需进一步探讨煤层水平段钻进钻具组合与井径的级配。（2）要实现煤层气远端水平对接井的高产高效化产气，在加强钻完井工艺研究的同时，必须加强排采工艺技术研究和施工管理。第三十三页，共38页。1、地面钻井开发模式2、远端水平对接井施工技术特点及应用现状3、远端水平对接井施工关键技术研究4、应用实例5、结论及建议6、推广计划第三十四页，共38页。

6、推广计划2012年：

王坡矿——“V”