石油工程设计大赛技术创新类.pptx

全国石油工程设计大赛 井底排水分支井组设计 技术创新类作品 团队编号团队名称：燕大创新7队 团队成员：宋广明 指导教师：李子丰 教授 2014.4.29 1 作品说明 作品简介：根据本届大赛题目提供的沁端区块地质数据资料以及我国煤层气储层的构造特点，在对所收集文献资料的整理的基础之上，利用经验类比法对煤层气井井型、井身结构进行设计和优化，提出一种新井型——井底排水分支井组。然后针对该区块煤层气储层特点，选择井口位置，进行钻完井设计。 作品名称：井底排水分支井组设计 2 目 录 3 第1章 绪论 1.1 背景 我国煤层气资源十分丰富，是世界上第三大煤层气储藏国。受多热源叠加变质和多期构造改造的影响。我国的煤储层大多表现为“低孔”、“低渗”和“低压”，这种“三低”的储层条件使得垂直井压裂排采技术在我国无法获得预期成效。其主要原因在于储层的“三低”一方面限制了压降传递速度和距离，另一方面制约了“导流改善”的良性循环。因而煤层气井表现为“低产”。而且“不稳定”，这也决定了常规直井开采技术永远无法摆脱“点”的局限性，通常以有限的井筒影响范围来设计钻井和完井方案以及储层改造措施。 4 第1章 绪论 1.2 国内外研究发展概况 1.2.1 直井 现今国内外煤层气开采多用直井、水平分支井和水平连通井等技术。直井钻井技术最成熟，应用也最普遍。但是，该技术仍没有完全克服储集层低渗、低压带来的不利影响。截至2007年底，我国煤层气累计钻井2446口，其中，水平井(主要为多分支水平井)29口，直井2417口。 澳大利亚采用增产措施的直井 5 第1章 绪论 1.2.2 水平分支井 美国CDX国际公司先后为美国钢铁公司在西弗吉尼亚州的煤层气开发项目钻了近69口定向羽状分支水平井，这些井在低渗透煤层气开发中取得显著成效。 我国在借鉴国外研究成果的基础上，通过攻关已基本掌握了分支井钻井技术，并先后在辽河油田和胜利油田完成了4口分支井，取得了较好的效益。我国第一口煤层气羽状分支水平井是中国石油天然气股份有限公司引进CDX国际公司的钻井专利技术在樊庄高煤阶区取得的试验成功。 煤层气羽状分支水平井示意图 6 第1章 绪论 煤层气水平对接井示意图 1.2.3 水平对接井 水平对接井（又称U型连通井）技术在油田增产、食盐开发等方面已经得到了广泛应用，取得了比较明显的经济效益和社会效益。 在国外，澳大利亚钻井公司使用美国的地面定向钻进设备和导向钻进系统在澳大利亚成功施工的300多口煤层气开发井均已取得显著成效。我国首先在山西的保德地区进行勘探试验，施工了4对U型水平对接井组。2010年10月至12月，山西晋城潘庄区块进行的U型水平对接井技术的现场工业性试验取得成功，气井最高日产气量达2×104m3。 7 第1章 绪论 1.2.4 V型井 V型井指由两组之间呈一定夹角并共用一口排采直井的U型井组成，地层流体通过两个水平井眼分排流向同一排采直井井筒内，增加了泄流面积，实现两水平井共同排采降压采气，能够获得更大的气产量，煤层气V型井组钻井工艺集成了随钻地质导向、煤层造穴 三井对接、多井眼完井等多项先进的钻井技术。 2012年4月8日，中石化华东分公司在延川南煤层气工区完钻了第一个V型井组。 煤层气V型井组井身结构示意图 8 第1章 绪论 超短半径水平井分布图 超短半径钻井方案示意图 1.2.5 超短半径径向水平井 澳大利亚已成功应用高压水射流在煤层中钻水平孔长度达到428m，破岩钻进速度达到了30m/min。2008年，国内天津波特耐尔石油工程有限公司利用该技术在东北地区完成了8个分支的煤层径向水力喷射钻井施工，每个分支均可达150~200m。 9 第1章 绪论 1.3 基本思路 10 第1章 绪论 1.4 创新点 本设计结合煤层气单翼多分支井水平井和水平连通井的技术，在其现有基础上针对煤层气储层特点提出井底排水水平多分支井组。 该井型综合了多分支井水平井和水平连通井的优点，水平段沿煤层倾角，能有效防止打穿煤层，提高了单井产量和采收率, 适宜煤矿待采区的煤层气开采。 11 第2章 设计概况 2.1 基本数据 井名：Z4井底排水分支井组，其中Z4-H为直井，Z4-S为水平多分支井； 井型：直井、水平井； 井别：直井为生产井，水平井为工程井； 地理位置：沁端区块,位于沁水盆地南部，隶属于山西省沁水县； 构造位置：如图； 12 第2章 设计概况 2.1 基本数据 井位坐标：直井：纵坐标（X）横坐标（Y）：3966267.8，H：1000m；水平井：纵坐标（X）5，横坐标（Y）：3965053.5，H：1000m； 目的煤层：3#煤层； 设计井深：直井：804.2m（垂深），测深见工程设计； 水平井：743.84m（垂深