煤层气羽状水平井技术方案课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《煤层气羽状水平井技术方案课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 煤层气 水平 技术 方案 课件
- 资源描述:
-
1、煤层气羽状煤层气羽状水平井技术水平井技术 宋生印宋生印2 0 0 6 年年 5月月突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展 1. 概述概述 2. 煤层气羽状水平井钻井工艺煤层气羽状水平井钻井工艺 3. 煤层气羽状水平井井壁稳定技术煤层气羽状水平井井壁稳定技术 4. 羽状水平井井眼轨迹控制技术羽状水平井井眼轨迹控制技术 5. 沁水沁水CBM井井身结构优化设计井井身结构优化设计 6. 羽状分支井井下控制工具及钻具组合羽状分支井井下控制工具及钻具组合煤层气羽状水平井技术煤层气羽状水平井技术突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述1. 基本概念基本概念羽状水平井
2、,又叫鱼刺分支井或鱼骨分支井,是在一个主水羽状水平井,又叫鱼刺分支井或鱼骨分支井,是在一个主水平井眼两侧钻出若干个分支井眼,由于其形状象羽毛,也象平井眼两侧钻出若干个分支井眼,由于其形状象羽毛,也象鱼刺(鱼骨),因而得名。鱼刺(鱼骨),因而得名。Z-PINNATEFISHBONE突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述1. 基本概念基本概念突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述2.CBM羽状水平井基本要求羽状水平井基本要求v 由于煤层气的吸附特性,决定了煤层气的开发与常规天然由于煤层气的吸附特性,决定了煤层气的开发与常规天然气井不同,必
3、须要考虑排水降压。气井不同,必须要考虑排水降压。v 羽状水平井的主水平井井斜大,排水采气设备难以下入,羽状水平井的主水平井井斜大,排水采气设备难以下入,因此仅利用一口井满足不了煤层气开发的技术要求;因此仅利用一口井满足不了煤层气开发的技术要求;v 这也就决定了,煤层气羽状水平井一般包括一口多分支水这也就决定了,煤层气羽状水平井一般包括一口多分支水平井和一口抽排直井。因此,严格地说一口煤层气羽状水平井和一口抽排直井。因此,严格地说一口煤层气羽状水平井实际上是一个两口井的井组。平井实际上是一个两口井的井组。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述3.涉及的几个基本概念涉
4、及的几个基本概念 羽状水平井羽状水平井 抽排直井抽排直井 主水平井:上直段、造斜段、水平段主水平井:上直段、造斜段、水平段 分支井分支井 洞穴完井洞穴完井 布井方式:羽前、羽后布井方式:羽前、羽后 井间距离:井间距离:250300m突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展羽羽前前布布井井方方式式一、概述一、概述突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展羽后布井方式羽后布井方式一、概述一、概述4.CBM羽状水平井技术优势羽状水平井技术优势
5、集钻井、完井和增产措施于一体的一种新型煤层气开发技术;集钻井、完井和增产措施于一体的一种新型煤层气开发技术; 能够在地下形成井网;能够在地下形成井网;突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述4.CBM羽状水平井技术优势羽状水平井技术优势 充分增大井眼泄流面积;充分增大井眼泄流面积; 单井控制面积高达数平方公里(单井控制面积高达数平方公里(4.8Km2)。)。 单井产量比常规压裂井高单井产量比常规压裂井高1015倍。倍。 美国西弗吉尼亚,利用该技术单井日产美国西弗吉尼亚,利用该技术单井日产5.6104m3。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一
6、、概述4.羽状水平井技术优势羽状水平井技术优势 羽状水平井羽状水平井58年控制面积内的采收率高达年控制面积内的采收率高达7080;而常;而常规规CBM压裂直井,采收率最高能达到压裂直井,采收率最高能达到50左右。左右。 经济效益好,是常规经济效益好,是常规CBM井的井的35倍;倍; 投资回收期短,一般投资回收期短,一般2年左右即可收回全部成本;而常规年左右即可收回全部成本;而常规CBM压裂直井投资回收率一般接近压裂直井投资回收率一般接近10年。年。 羽状水平井施工时井场占地面积小,只有常规压裂直井的羽状水平井施工时井场占地面积小,只有常规压裂直井的1/3左右。如果与同样的控制面积来进行比较井场
7、面积,羽状水左右。如果与同样的控制面积来进行比较井场面积,羽状水平井可能只有十数分之一。平井可能只有十数分之一。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述5.国外研究现状国外研究现状 美国美国CDX GAS LC公司(简称公司(简称CDX)于上世纪末发明并采用)于上世纪末发明并采用羽状水平井体系羽状水平井体系(Pinnate System)新技术进行完井和生产。新技术进行完井和生产。2002年、年、2003年获得美国专利。年获得美国专利。 该技术适用于厚度和结构完整的薄煤层,同时,煤岩要具有该技术适用于厚度和结构完整的薄煤层,同时,煤岩要具有一定的强度,以便成孔。一定
8、的强度,以便成孔。 目前,该技术领域已申请了多项技术专利,包括:目前,该技术领域已申请了多项技术专利,包括:羽状水平羽状水平井井位布置井井位布置、井身结构优化设计井身结构优化设计、欠平衡钻井欠平衡钻井、井眼轨迹控井眼轨迹控制制及及洞穴完井技术洞穴完井技术。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述5.国外研究现状国外研究现状 CDX公司公司1999年开始进行羽状水平井技术研究和试验应用,年开始进行羽状水平井技术研究和试验应用,截至截至2004年底已钻年底已钻200多口羽状水平井,形成了煤层气羽状多口羽状水平井,形成了煤层气羽状水平井水平井钻井、造洞穴、井眼轨迹控制、开
9、发设计与施工钻井、造洞穴、井眼轨迹控制、开发设计与施工的一的一系列专有的工程技术。系列专有的工程技术。 CDX公司取得了非常好的应用效果,近两年该技术已被美国公司取得了非常好的应用效果,近两年该技术已被美国环保局和天然气产业部门指定为开发煤层气的推广技术。环保局和天然气产业部门指定为开发煤层气的推广技术。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述6.国内研究现状国内研究现状 国内煤层气勘探开发经历了国内煤层气勘探开发经历了10多年的艰难探索,施工了数百多年的艰难探索,施工了数百口井,口井,钻井方式从平衡钻井到欠平衡钻井,完井方式从射孔钻井方式从平衡钻井到欠平衡钻井,完
10、井方式从射孔到裸眼洞穴再到动力洞穴,增产措施从水力压裂到注到裸眼洞穴再到动力洞穴,增产措施从水力压裂到注N2/CO2助排或高能气体压裂助排或高能气体压裂,等等,应该说投入了大量的人力、物,等等,应该说投入了大量的人力、物力、财力,进行了各式各样的尝试与探索,但仍然很不理想,力、财力,进行了各式各样的尝试与探索,但仍然很不理想,至今没有真正形成一定规模的产业化基地,至今没有真正形成一定规模的产业化基地,突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述6.国内研究现状国内研究现状石油天然气方面:石油天然气方面: 普通水平井各个油田得到了广泛的应用,分支水平井随之引普通水平井各个
11、油田得到了广泛的应用,分支水平井随之引起了高度重视,但目前,国内对多分支井的产能研究比较深起了高度重视,但目前,国内对多分支井的产能研究比较深入,对多分支井钻井、完井工程技术研究较少。入,对多分支井钻井、完井工程技术研究较少。据我所知,据我所知,目前石油行业仅进行了目前石油行业仅进行了6口多分支井工程施工口多分支井工程施工:胜利油田庄:胜利油田庄1支平支平1井、梁井、梁46支平支平1井,辽河油田静井,辽河油田静3159FP水平分水平分支井,中海油海支井,中海油海1420井、西江井、西江B22井,江苏小桥盐矿井,江苏小桥盐矿T96井。井。 羽状水平井作为一种更加特殊的钻井技术,目前国内油田只羽状
12、水平井作为一种更加特殊的钻井技术,目前国内油田只有大港于有大港于2004年底施工的年底施工的JH2井,仅此一口。井,仅此一口。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述6.国内研究现状国内研究现状在煤层气方面:在煤层气方面: 美国奥瑞安公司于美国奥瑞安公司于2004年和年和2005年分别在沁水盆地施工了两年分别在沁水盆地施工了两口多分支口多分支CBM井,第一口井由中原油田钻井集团承钻,第二井,第一口井由中原油田钻井集团承钻,第二口由华北石油管理局第二钻井公司承钻。这两口井施工时国口由华北石油管理局第二钻井公司承钻。这两口井施工时国内公司主要提供钻机服务,核心技术主要依
13、靠国外公司。因内公司主要提供钻机服务,核心技术主要依靠国外公司。因此,国内公司并不掌握关键技术。此,国内公司并不掌握关键技术。 美国格瑞克公司在江西丰城施工美国格瑞克公司在江西丰城施工CBM多分支水平井没有成功。多分支水平井没有成功。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述7.主要技术难点分析主要技术难点分析羽状水平井采用裸眼完井,因此完井方面不存在技术难题;羽状水平井采用裸眼完井,因此完井方面不存在技术难题;羽状水平井井眼轨迹控制技术本身是一项非常复杂、且非常羽状水平井井眼轨迹控制技术本身是一项非常复杂、且非常先进的技术,再加上在煤层中钻进保持井眼稳定难度很大,先
14、进的技术,再加上在煤层中钻进保持井眼稳定难度很大,使得使得CBM羽状水平井井眼轨迹控制面临下列技术难题:羽状水平井井眼轨迹控制面临下列技术难题:(1)上直段轨迹控制对主水平井眼和分支井眼轨迹控制会产生间上直段轨迹控制对主水平井眼和分支井眼轨迹控制会产生间接影响,如果控制不好,将会增大主水平井和分支井眼轨迹接影响,如果控制不好,将会增大主水平井和分支井眼轨迹控制难度,甚至会导致主水平井和分支井无法施工。控制难度,甚至会导致主水平井和分支井无法施工。(2)主水平井眼的轨迹变化会对分支井眼轨迹控制产生影响,可主水平井眼的轨迹变化会对分支井眼轨迹控制产生影响,可能会因主水平井眼轨迹没有达到设计要求,而
15、对分支井眼的能会因主水平井眼轨迹没有达到设计要求,而对分支井眼的分支位置、井眼长度、分支井眼数量等产生影响。分支位置、井眼长度、分支井眼数量等产生影响。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展一、概述一、概述7.主要技术难点分析主要技术难点分析(3)在主水平井眼内进行侧钻施工,其难度远远大于在直井井眼在主水平井眼内进行侧钻施工,其难度远远大于在直井井眼中进行侧钻施工:中进行侧钻施工:摩阻、扭矩、钻具疲劳失效摩阻、扭矩、钻具疲劳失效等等(4)井眼重入问题仍未得到实质性解决;井眼重入问题仍未得到实质性解决;(5)始终保证主水平井和分支井在煤层中钻进仍有许多未解决的始终保证主水平井和分支
16、井在煤层中钻进仍有许多未解决的技术难题;技术难题;(6)主水平井眼穿越抽排井裸眼洞穴的中标难度很大。主水平井眼穿越抽排井裸眼洞穴的中标难度很大。(7)实时修改、修正施工设计和作业参数方面的技术要求很高。实时修改、修正施工设计和作业参数方面的技术要求很高。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展二、二、 煤层气羽状水平井钻井工艺煤层气羽状水平井钻井工艺1.整体施工顺序整体施工顺序先钻抽排直井,然后钻主水平井,并使主水平井在煤层部位与先钻抽排直井,然后钻主水平井,并使主水平井在煤层部位与抽排直井相交,最后在主水平井两侧依次钻各个分支井眼。抽排直井相交,最后在主水平井两侧依次钻各个分支井
17、眼。如果先钻羽状水平井,后钻抽排直井,则两井相交的难度会大如果先钻羽状水平井,后钻抽排直井,则两井相交的难度会大大增加,甚至会导致两井相交失败。因为:尽管直井钻井施大增加,甚至会导致两井相交失败。因为:尽管直井钻井施工难度远低于水平井,但实践表明,直井井眼控制难度比水工难度远低于水平井,但实践表明,直井井眼控制难度比水平井眼轨迹控制大。平井眼轨迹控制大。另外,为了保护储层另外,为了保护储层CBM井最好采用欠平衡钻井技术,这样在井最好采用欠平衡钻井技术,这样在分支井施工时可以利用抽排直井向井下注入气体。分支井施工时可以利用抽排直井向井下注入气体。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发
18、展二、二、 煤层气羽状水平井钻井工艺煤层气羽状水平井钻井工艺2.抽排直井施工工艺抽排直井施工工艺在距设计的羽状水平井井口在距设计的羽状水平井井口250300m的位置钻抽排直井:的位置钻抽排直井:(1)钻表层,下入表层套管并注水泥固井;钻表层,下入表层套管并注水泥固井;(2)如果设计有技术套管,则钻至相应的设计深度,下入技术套如果设计有技术套管,则钻至相应的设计深度,下入技术套管并注水泥固井,然后钻进至煤层顶板;如没有设计技术套管并注水泥固井,然后钻进至煤层顶板;如没有设计技术套管,则直接钻进至煤层顶板;管,则直接钻进至煤层顶板;(3)下入生产套管,注水泥固井;下入生产套管,注水泥固井;(4)钻
19、穿煤层;钻穿煤层;(5)采用特制的扩孔器在煤层段进行扩孔,造出一个直径采用特制的扩孔器在煤层段进行扩孔,造出一个直径2m的洞的洞穴。该洞穴的作用:一是将来进行煤层气生产时用作储集水、穴。该洞穴的作用:一是将来进行煤层气生产时用作储集水、气;二是洞穴直径比井眼直径大,有利于水平井与抽排井相气;二是洞穴直径比井眼直径大,有利于水平井与抽排井相交。交。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展二、二、 煤层气羽状水平井钻井工艺煤层气羽状水平井钻井工艺3.特制的扩孔工具特制的扩孔工具突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展二、二、 煤层气羽状水平井钻井工艺煤层气羽状水平井钻井工艺
20、4.主水平井施工工艺主水平井施工工艺(1)钻主水平井上直段;钻主水平井上直段;(2)钻主水平井造斜段,当井斜角达到钻主水平井造斜段,当井斜角达到86左右后,下入技术套左右后,下入技术套管并注水泥固井;管并注水泥固井;(3)继续钻进直到主水平井眼与抽排裸眼洞穴相交,至此,主水继续钻进直到主水平井眼与抽排裸眼洞穴相交,至此,主水平井眼与抽排直井相连通;平井眼与抽排直井相连通;(4)穿越裸眼洞穴继续钻水平井眼,至设计井深。穿越裸眼洞穴继续钻水平井眼,至设计井深。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展二、二、 煤层气羽状水平井钻井工艺煤层气羽状水平井钻井工艺5.分支井施工工艺分支井施工工
21、艺两种施工工艺方法两种施工工艺方法: 倒退法:倒退法:由主水平井眼尾端侧翼先钻一分支井,然后沿往回由主水平井眼尾端侧翼先钻一分支井,然后沿往回方向的两侧再钻其它分支井,这样从末端向后倒退逐个钻成方向的两侧再钻其它分支井,这样从末端向后倒退逐个钻成分支井。分支井。 前进法:前进法:与前种方法相反,从主水平井起始位置向前逐个钻与前种方法相反,从主水平井起始位置向前逐个钻成分支井的方法。成分支井的方法。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展二、二、 煤层气羽状水平井钻井工艺煤层气羽状水平井钻井工艺5.1 倒退法施工工艺倒退法施工工艺(1)利用常规导向钻具组合现将主水平井眼全部钻完,调整
22、钻井利用常规导向钻具组合现将主水平井眼全部钻完,调整钻井液性能,充分循环,确保主水平井段井眼清洁,无挂卡、遇液性能,充分循环,确保主水平井段井眼清洁,无挂卡、遇阻现象;阻现象;(2)起钻,下入分支井导向钻具组合,在主水平井眼末端附近,起钻,下入分支井导向钻具组合,在主水平井眼末端附近,侧钻第一个分支井眼;侧钻第一个分支井眼;(3)上提钻头至下一个侧钻点钻第二分支;上提钻头至下一个侧钻点钻第二分支;(4)用同样的方法在主水平井两侧依次钻出设计要求的各分支井。用同样的方法在主水平井两侧依次钻出设计要求的各分支井。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展二、二、 煤层气羽状水平井钻井工艺
23、煤层气羽状水平井钻井工艺5. 2前进法施工工艺前进法施工工艺(1)利用常规导向钻具组合钻部分主水平井眼,钻至第一个分支利用常规导向钻具组合钻部分主水平井眼,钻至第一个分支侧钻点,调整钻井液性能,充分循环,确保主水平井段井眼侧钻点,调整钻井液性能,充分循环,确保主水平井段井眼清洁,无挂卡、遇阻现象;清洁,无挂卡、遇阻现象;(2)起钻,下入分支井导向钻具组合,侧钻第一个分支井眼;起钻,下入分支井导向钻具组合,侧钻第一个分支井眼;(3)钻完第一个分支井后,充分循环,起钻;钻完第一个分支井后,充分循环,起钻;(4)采用常规导向钻具组合继续钻主水平井,钻至第二个分支侧采用常规导向钻具组合继续钻主水平井,
24、钻至第二个分支侧钻点,再充分循环,确保主水平井段井眼清洁,无挂卡、遇钻点,再充分循环,确保主水平井段井眼清洁,无挂卡、遇阻现象;起钻;阻现象;起钻;(5)下入分支井导向钻具组合,侧钻第二个分支井;下入分支井导向钻具组合,侧钻第二个分支井;(6)重复上述步骤,在主水平井两侧依次钻出设计要求的各分支重复上述步骤,在主水平井两侧依次钻出设计要求的各分支井。井。突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展三、三、煤层气羽状水平井井壁稳定技术煤层气羽状水平井井壁稳定技术1.煤岩特性使得井壁稳定性差煤岩特性使得井壁稳定性差突破瓶颈技术,实现快速发展突破瓶颈技术,实现快速发展三、三、煤层气羽状水平井
25、井壁稳定技术煤层气羽状水平井井壁稳定技术2.井壁稳定钻井液技术井壁稳定钻井液技术 对于泥页岩坍塌机理,常规油气井钻井通常采用控制钻井液密度、对于泥页岩坍塌机理,常规油气井钻井通常采用控制钻井液密度、失水及造壁等特性来实现井壁稳定;失水及造壁等特性来实现井壁稳定; 对对CBM井,单纯依靠控制钻井液性能难以实现井壁稳定。因:井,单纯依靠控制钻井液性能难以实现井壁稳定。因: 廊坊分院完井所曾对沁水盆地廊坊分院完井所曾对沁水盆地3#煤层进行了煤样三轴应力条煤层进行了煤样三轴应力条件下,井壁稳定性模拟试验研究,得到了为防止煤层破裂的件下,井壁稳定性模拟试验研究,得到了为防止煤层破裂的最大许用钻井液密度和
展开阅读全文