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中阜新刘家区分支水平井技术可行性的探讨 　　摘要：多分支水平井是指在主水平井眼的两侧不同位置分别侧钻出多个水平分支井眼，也可以在分支上继续钻二级分支，多分支水平井是煤层气高效开发方式的发展趋势，该技术在阜新刘家区煤层气勘探开发上会带来突破性进展。 　　关键词：分支水平井；煤层；洞穴井；充气欠平衡；钻井液；井斜角；方位角；垂深 　　中图分类号：U212.23 文献标识码：A 　　 　　多分支水平井集钻井、完井和增产措施于一体，是开发低压、低渗煤层的主要手段。煤层气多分支水平井工艺集成了煤层造洞穴、两井对接、随钻地质导向、钻水平分支井眼、欠平衡等多项先进的钻井技术，具有技术含量高和钻井风险大的特点。目前国外用多分支水平井开采煤层气已取得了非常好的效益，而我国处于刚刚起步阶段。2005年廊坊分院组织施工的武M1－1羽状水平井顺利完钻，该井垂深达900m，是世界最深的一口煤层气羽状水平井。2005年底山西晋城大宁煤矿完成DNP01、DNP02两口羽状水平井，每口井的日产气量约为2～3万方。 　　1 煤层气多分支水平井钻井技术难点分析 　　煤层气多分支水平井工艺集成了水平井与洞穴井的连通、钻分支井眼、充气欠平衡钻井和地质导向技术等，这是一项技术性强、施工难度高的系统工程。同时为了保持煤层的井壁稳定，煤层段一般采用小井眼钻进（φ152.4mm井眼），因而对钻井工具、测量仪器和设备性能等方面都提出了新的要求。煤层气多分支水平井面临的主要难点可概括为如下几点： 　　1.1 煤层比较脆，而且存在着互相垂直的天然裂缝，而这种脆性地层中钻进极易引起井下垮塌、卡钻等复杂事故，甚至井眼报废。 　　1.2 煤层易受污染，储层保护的难度大，一般需采用充气钻井液、泡沫或清水等作为煤层不受污染的钻井液体系。 　　1.3 由于煤层埋藏比较浅，同时井眼的曲率较大，钻压难以满足要求，同时钻水平分支井眼时钻柱易发生疲劳破坏，导致井下复杂。 　　1.4 煤层气多分支水平井工艺属于钻井新工艺，涉及到许多新式的工具和仪器，例如用于两井连通的电磁测量装置、小尺寸的地质导向工具和高效减阻短节（AG-itator）等。 　　2 井眼剖面设计与轨迹控制技术设计 　　阜新刘家区该井组是利用多分支井钻井技术开采煤层气。采用的是一口多分支水平井在煤层内穿越，大幅度的提高了井眼与煤层的接触率。同时钻一口直井在分支井的水平段入口处相交，利用直井在分支井内注气，采用欠平衡的方法采出煤层气。 　　分支水平井井身结构表（见表1）： 　　井身结构表（见表2）： 　　3轨迹设计 　　煤层气多分支水平井定向控制的主要参数包括：井斜角、方位角、垂深。水平井主井眼垂直段重点控制井斜，所以常用塔式钻具组合，如果井斜较严重，应使用钟摆钻具等纠斜钻具组合。主井眼造斜段一般使用“导向马达+MWD”的常用定向钻具组合，施工过程中要确保工具的造斜率能够达到设计要求，使井眼轨迹在煤层中顺利着陆。水平主井眼及分支一般采用“单弯螺杆钻具+LWD+减阻器”的地质导向钻具组合钻进，通过连续滑动钻进的方式实现增斜、降斜，通过复合钻进的方式稳斜，既达到了连续钻进的目的，又可随时根据需要调整井眼状态，有效地提高了钻井速度和轨迹控制精度。为了很好地将井眼轨迹控制在煤层中，采用地质导向技术进行井眼轨迹实时监测与控制。首先利用前期地震的资料建立区块的地质模型，然后利用从LWD随钻监测到的储层伽玛、电阻率参数来修正地质模型并调整井眼轨迹。另外，定向井工程师可以结合综合录井仪实时监测到的钻时和泥浆返出的岩屑，判断钻头是否穿出煤层。 　　煤层中的各个分支是在裸眼中侧钻完成的，裸眼侧钻是煤层气多分支井钻井中的难点。由于煤层比较脆，所以煤层气多分支井的侧钻不同于油井的侧钻，具体的侧钻工艺如下： 　　3.1起钻至每一个分支的设计侧钻点上部，然后开始上提下放，将钻柱中的扭力释放后开始悬空侧钻。 　　3.2 侧钻时采取连续滑动的方式，严格控制ROP30S参数（30s的平均机械钻速），新井眼进尺的1～2m内ROP30S控制为0.8～1.2m/h，2～3m内控制为1.2～2.5m/h，3～10m内控制为3m/h，整个侧钻工序预计需要5个小时。 　　3.3侧钻时将工具面角摆到 x°，首先向左/右下方侧钻，形成了一条向下倾斜的曲线，如图2所示。因为钻柱处于水平井眼的底部，而不是中心线部位，x°的工具面角能够让钻头稳定地和井眼接触，以防止振动引起煤层的跨塌。 　　3.4 滑动侧钻至设计方位和井斜后开始复合钻进，钻进过程中要密切注意摩阻扭矩的变化。钻完每一个分支后，至少循环一周，然后起钻至下个分支的侧钻点位置。重复上述步骤，完成其余分支井眼的作业。 　　4 水平段钻完井液设计 　　设计要求 　　4.1建议使用油基无固