注氣欠平衡技術(shù)在煤層氣單分支水平井鉆井中的應(yīng)用

《注氣欠平衡技術(shù)在煤層氣單分支水平井鉆井中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、注氣欠平衡技術(shù)在煤層氣單分支水平井鉆井中的應(yīng)用摘要：隨著國家能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略的調(diào)整，煤層氣作為清潔能源的地位也得到了提升，煤層氣開發(fā)進(jìn)程逐步加快。隨著進(jìn)入煤層開發(fā)后期，儲層壓力下降，鉆井過程屮的井漏及儲層保護(hù)等問題凸顯，因此，注氣欠平衡技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文主要以沁水盆地東緣某區(qū)塊為例，結(jié)合該煤層實(shí)際條件，詳細(xì)介紹了注氣欠平衡設(shè)備、工藝參數(shù)、作業(yè)流程等各項(xiàng)內(nèi)容，并分析了注氣欠平衡技術(shù)在煤層氣鉆井中的影響，為同類工程提供參考和借鑒。關(guān)鍵詞：注氣欠平衡技術(shù)；煤層氣；單分支水平井；鉆井應(yīng)用0引言煤層氣，俗稱“瓦斯”，是煤礦事故多發(fā)的主要原因之一

2、。通過地面抽采將煤層氣加以利用，既實(shí)現(xiàn)了礦井作業(yè)安全，又促進(jìn)了能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整；相比于以往的煤層氣直井和U型井而言，單分支水平井具宥占地面積少、鉆井成本低、利于后期排采、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，因此在近年來煤層氣開發(fā)過程中越來越多的被采用，注氣欠平衡技術(shù)也得到了更廣泛的應(yīng)用。1鉆遇地層特點(diǎn)該區(qū)塊位于沁水盆地東緣，區(qū)A構(gòu)造簡單，整體上為一西傾的單斜構(gòu)造。目標(biāo)煤層為山西組3#煤層，鉆遇地層由上至下依次為新生第四系（Q）;上二疊統(tǒng)上石盒子組（P2s）；下二疊統(tǒng)下石盒子組（Plx）、III西組（Pis）；缺失上二疊統(tǒng)石千峰組（P2sh）、中生界三疊系（T）、

3、新生界第三系（N）。受開發(fā)過程中排水降壓影響，目前煤層儲層壓力系數(shù)為0.2-0.6,煤層厚度在5-8米，含有1層夾矸，埋深300-350米。2井身結(jié)構(gòu)以某井為例，井型為單分支水平井，主要冃的是及時(shí)獲得煤儲層物性參數(shù)，進(jìn)而為該區(qū)域煤層開發(fā)提供相應(yīng)的參考依據(jù)。該井目標(biāo)層位3fr煤層,煤層厚度6米，設(shè)計(jì)煤層段進(jìn)尺1500米。一開采用0311毫米鉆頭，下入0244.5X8.94毫米表層套管，同井水泥返至地面。二開采用4）215.9毫米的鉆頭鉆至著陸點(diǎn)，下入4）177.8X8.05毫米技術(shù)套管，固井水泥返至地面。三開采用+152.4毫米鉆頭鉆至完鉆井深

4、，最終采用089毫米玻璃鋼篩管完井。3注氣欠平衡技術(shù)3.1注氣設(shè)備與傳統(tǒng)U型井注氣采用洞穴井油管帶封隔器的方式不同［1］，單分支水平井采用氣液同注的方式，即鉆井液和壓縮空氣同時(shí)從鉆機(jī)立管進(jìn)入鉆具水眼，經(jīng)過鉆頭后進(jìn)入井眼環(huán)空，井口裝置需使用旋轉(zhuǎn)防噴器。進(jìn)行實(shí)際作業(yè)時(shí)，使用一臺空壓機(jī)、一臺增壓機(jī)和生產(chǎn)注入系統(tǒng)配套設(shè)備，另需準(zhǔn)備一套空壓機(jī)與增壓機(jī)備用。具體如表1所示。3.2工藝參數(shù)選擇經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)［2］,當(dāng)環(huán)空注氣壓力一定時(shí)，井底欠壓值隨鉆井液排量的增大呈單調(diào)遞增變化關(guān)系，且環(huán)空注氣量越大，井底欠壓值越??；不同環(huán)空注氣壓力條件下，在井底形成的欠平衡

5、效果差異較大，當(dāng)環(huán)空注氣量一定時(shí)，環(huán)空注氣壓力越高、越接近煤儲集層壓力，注氣效果越好，井底欠壓值隨鉆井液排量變化越穩(wěn)定。為取得最好的欠壓效果，同時(shí)考慮井壁穩(wěn)定性，控制注氣壓力3?4MPa,注氣量在20?30m3/min時(shí)，泥漿泵排量控制在13?15L/s,轉(zhuǎn)速控制在40?60r/min，鉆壓控制在30?60kN。3.3現(xiàn)場應(yīng)用該井二開中完井深476米，安裝井口后，組合鉆具D152.4mmbit+D120mmMotor（1.5°）+FloatValveSub+EM-MWDAssembly^D89mmDP，鉆水泥塞后循環(huán)清理水泥。進(jìn)入裸眼后，初始

6、按照鉆井液排量12L/s，氣體排量的參數(shù)試鉆進(jìn)，觀察返砂、鉆速、扭矩、馬達(dá)等工作情況，無異常，逐步提高注氣量至20m3/min,提高鉆井液排量至14L/s,鉆壓40?50kN，轉(zhuǎn)速50r/min,EM-MWD儀器監(jiān)測環(huán)空ECD為0.65,觀察振動篩處無明顯井壁垮塌現(xiàn)象，說明當(dāng)前參數(shù)選擇得當(dāng)。若鉆進(jìn)過程屮出現(xiàn)輕微的坍塌掉塊，需采取控制鉆速或提高泵排量方式，循環(huán)觀察。也可進(jìn)行劃眼觀察，劃眼時(shí)要堅(jiān)持“進(jìn)一退二”的原則，防止卡鉆；同時(shí)適當(dāng)減少注氣量。接單根之前，循環(huán)活動鉆具上提下放正常后、停止注氣，當(dāng)不含氣的泥漿循環(huán)到上部鉆具單流閥的底部，停泵、此時(shí)

7、打開注氣管線上的泄壓閥卸掉供氣管線的氣體。立壓為零，關(guān)閉節(jié)流閥，開始接單根。接單根操作程序：循環(huán)一停止注氣（開泄壓閥）一循環(huán)一上提鉆具停泵（停泵后立壓為零）一關(guān)閉井眼環(huán)空（關(guān)節(jié)流閥）卸扣一接單根一開節(jié)流閥一循環(huán)（注氣）打磨接頭一鉆進(jìn)。接好單根后先開泵觀察，建立循環(huán)并返出穩(wěn)定f?關(guān)住氣體管線的泄壓閥開始注氣循環(huán)3min左右達(dá)到最佳氣液比后恢復(fù)鉆進(jìn)。一旦停止鉆進(jìn)，就必須停止注氣，之后再關(guān)泵。該井最終完鉆井深1950米，水平段進(jìn)尺1479.2米，煤層鉆遇率95.4%;在鄰井采用淸水鉆進(jìn)水平段期間，受區(qū)內(nèi)斷層影響，井下持續(xù)發(fā)生漏失，漏速約15?25m

8、3/h。但該井水平段施工過程中，由于采用了注氣欠平衡技術(shù)，未出現(xiàn)漏失情況，也進(jìn)一步驗(yàn)證了該技術(shù)具有降低井底循環(huán)當(dāng)量密度、防止井漏等作用。4投產(chǎn)效果該井已經(jīng)安裝了射流