煤層氣多分支水平井技術(shù)在ZP05-1H井的應(yīng)用

譚勇志

（渤海鉆探定向井技術(shù)服務(wù)分公司,天津市 062552）

1 ZP05-1H井鉆井工藝概況

ZP05-1H井多分支水平井工藝集成了連通工藝、充氣欠平衡、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)等許多現(xiàn)代先進(jìn)鉆井技術(shù)，是一項(xiàng)技術(shù)含量高、涉及多家專業(yè)服務(wù)隊(duì)伍的系統(tǒng)工程。整個(gè)施工過(guò)程中動(dòng)用了許多新式的工具和儀器，例如用于兩井連通的電磁測(cè)量裝置、小尺寸的地質(zhì)導(dǎo)向工具、欠平衡相關(guān)裝備等。ZP05-1H井組由兩口井組成，即洞穴井和多分支水平井。該井的施工順序?yàn)椋菏紫茹@洞穴井并在其井底煤層段造一符合現(xiàn)場(chǎng)要求的洞穴，接著開(kāi)始多分支水平井的鉆進(jìn)，采用近鉆頭電磁測(cè)距的方法將兩井連通，最后完成煤層中的主水平井眼和多個(gè)分支井眼。

2 二開(kāi)上直段及定向段施工概況

2.1 二開(kāi)上直段的監(jiān)測(cè)與控制井眼軌跡技術(shù)

（1)為了有效的監(jiān)測(cè)二開(kāi)上直段井眼軌跡，確保優(yōu)質(zhì)的井身質(zhì)量，二開(kāi)施工采用大鐘擺鉆具，使用MWD進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，ZP05-1H井于2010年5月25日22:00二開(kāi)，鉆具組合如下：

￠215.9mm鉆頭+雙母接頭+循環(huán)接頭(MWD)+￠165mmNDc×2根 +￠214mm扶正器 +￠165mmLDc×7根+￠127mmWDp×24根 +￠127mm Dp。

鉆進(jìn)至井深142.5米，發(fā)現(xiàn)井斜和方位不符合定向施工要求，及時(shí)起鉆，更換鉆具組合進(jìn)行軌跡控制，將實(shí)鉆位移控制在設(shè)計(jì)方位的反方向，井斜控制在1～2°之內(nèi)，走反向位移，增加與連通點(diǎn)的位移長(zhǎng)度，便于下一步施工。鉆具組合如下：

鉆具結(jié)構(gòu)：￠215.9mm鉆頭+￠172mm×（1°）可調(diào)單彎螺桿 +循環(huán)接頭(MWD)+￠165mmNDc×2根+ ￠165mmLDc×7根 +￠127mmWDp×24根 +￠127mm Dp。

（2)鉆井參數(shù)控制

鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓：50～80kN；排量：25～28l/s；泵壓：5MPa；

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)，必要時(shí)采取吊打方式，輕壓鉆進(jìn)。

（3)造斜點(diǎn)的選擇

綜合多點(diǎn)與MWD測(cè)斜數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)鉆井眼軌跡，預(yù)測(cè)井底并做待鉆設(shè)計(jì)，確定井深605米為造斜點(diǎn)深度。

5月31日直井段鉆進(jìn)至井深570后起鉆下入增斜鉆具復(fù)合鉆進(jìn)調(diào)整至605米開(kāi)始定向鉆進(jìn)。

2.2 造斜段井眼軌跡控制與著陸點(diǎn)選擇

(1)造斜段施工措施

根據(jù)設(shè)計(jì)造斜率11°/30m，下入可調(diào)式單彎2°，使下入的造斜工具原則上高于設(shè)計(jì)造斜率20﹪。鉆具結(jié)構(gòu)：￠215.9mm鉆頭 +￠172mm×（2°）可調(diào)單彎螺桿 +循環(huán)接頭(MWD)+￠127mmNDP×2根 +￠127mmWDp×24根+￠127mm Dp。

(2)著陸點(diǎn)的確定與連通前的準(zhǔn)備

依據(jù)鄰井的施工經(jīng)驗(yàn)，ZP05-1H井著陸點(diǎn)井斜控制在86-88°之間，靶前位移控制在60-65m，在實(shí)際施工中隨著軌跡的變化做好待鉆設(shè)計(jì)，確保連通之前有足夠的調(diào)整井段。

為了準(zhǔn)確確定著陸點(diǎn)，定向井施工人員密切配合地質(zhì)施工人員做好工作，為地質(zhì)人員提供需要井斜、方位、垂深等數(shù)據(jù)，要求地質(zhì)施工人員提供著陸點(diǎn)的垂深，并以書(shū)面的形式下達(dá)技術(shù)指令。

施工過(guò)程中，定向井工程師及時(shí)掌握下入井內(nèi)的工具控制軌跡的能力，做到精確預(yù)測(cè)井底的軌跡參數(shù)，精確控制井眼軌跡。

6月3日定向鉆進(jìn)至井深823米鉆達(dá)錄井提供的著陸點(diǎn)垂深，二開(kāi)完鉆。

3 分支井水平段的施工工藝

選擇下井螺桿的思路和方法：首先考慮鉆井工藝要求：井眼尺寸、鉆井排量、井底溫度、鉆頭轉(zhuǎn)速、水眼壓降、造斜率及鉆井液類型，從而具體確定導(dǎo)向螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)，并確定所需的型號(hào)和規(guī)格。

鉆具結(jié)構(gòu)：￠152.4mm鉆頭+￠120.7mm單彎螺桿（1.5°）+浮閥+循環(huán)接頭(MWD+伽 馬)+ ￠88.9mmNWDp×1根 +￠88.9mmDp×93根

在主井眼的鉆進(jìn)過(guò)程中，定向井工程師詳細(xì)記錄每個(gè)單根的施工過(guò)程以及測(cè)斜記錄，計(jì)算造斜工具的造斜率，并為選擇合適的側(cè)鉆點(diǎn)提供依據(jù)。

側(cè)鉆點(diǎn)的選擇、懸空側(cè)鉆分支控制方法：側(cè)鉆點(diǎn)選擇的地層要比較穩(wěn)定，井徑規(guī)則，全角變化率小的井段。側(cè)鉆點(diǎn)確定后，將工具面擺至主井眼方位左右，保持工具面不變，開(kāi)泵慢慢上提下放鉆具6-8米，劃槽3-5次，以利于側(cè)鉆成功；將鉆頭放置側(cè)鉆點(diǎn)，工具面放在90～120°開(kāi)始控制鉆時(shí)進(jìn)行側(cè)鉆，前1米控制鉆時(shí)在2m/h，2-3m控制鉆時(shí)在3m/h，4-6m控制鉆時(shí)在4m/h，7-9m控制鉆時(shí)在5m/h，工具面逐漸向分支方向轉(zhuǎn)變，10-14m控制鉆時(shí)在6-10m/h，然后加鉆壓20-40KN調(diào)整工具面按設(shè)計(jì)方位正常鉆進(jìn)。

4 取得的經(jīng)驗(yàn)與成果

1 井身結(jié)構(gòu)和井眼軌跡得到優(yōu)化。根據(jù)設(shè)計(jì)最高造斜率11°/30m，選擇可調(diào)式馬達(dá)2°-2.25之間，使下入的造斜工具原則上高于設(shè)計(jì)造斜率20﹪。二開(kāi)井眼軌跡設(shè)計(jì)與控制就描準(zhǔn)連通點(diǎn)，技術(shù)套管下深兼顧3號(hào)煤層，這一優(yōu)化在ZP05-1H井實(shí)施取得較好效果，井眼軌跡平滑，技術(shù)套管垂深距3號(hào)煤頂0.75米。

2 采用幾何導(dǎo)向方法，穿針以煤層地質(zhì)導(dǎo)向?yàn)橹鞲臑閹缀螌?dǎo)向?yàn)橹?。鉆達(dá)地質(zhì)技術(shù)人員提供的著陸點(diǎn)垂深，著陸點(diǎn)井斜控制在81-83°之間，靶前位移控制在60-65m，確保連通之前有足夠的調(diào)整井段，這一優(yōu)化方案在鄭平05-1H井實(shí)施取得較好效果，連通一次成功，。

3 通過(guò)對(duì)海藍(lán)MWD儀器的成功改進(jìn)，解決了海藍(lán)儀器水平段脫鍵問(wèn)題.解決了海藍(lán)MWD儀器不能打撈的缺點(diǎn)，ZP05-1H井三開(kāi)水平段下入可打撈儀器，在發(fā)生卡鉆事故后，成功打撈出落井儀器，減少了事故損失。

4 初步形成監(jiān)測(cè)和處理煤層垮塌的措施。通過(guò)認(rèn)真總結(jié)分析2次卡鉆事故原因，結(jié)合以前的施工經(jīng)驗(yàn)，從盡早發(fā)現(xiàn)垮塌現(xiàn)象，盡快采取相應(yīng)措施入手，制定了針對(duì)性管理、技術(shù)、操作措施，減少了垮塌卡鉆事故的發(fā)生。

結(jié)論

1、由于煤層承壓強(qiáng)度低，技術(shù)套管一定不能下到煤層中，防止固井時(shí)將煤層壓裂，導(dǎo)致后續(xù)鉆進(jìn)過(guò)程中的井壁坍塌。

2、煤層氣鉆井施工最關(guān)鍵技術(shù)之一是地質(zhì)導(dǎo)向，地質(zhì)導(dǎo)向是否準(zhǔn)確，使用方向伽瑪是必要的手段，應(yīng)加大資金投入購(gòu)置EMWD測(cè)量?jī)x器。

3、完善充氣欠平衡工藝，解決注意壓力波動(dòng)大的問(wèn)題、防止煤屑憋堵造成卡鉆。

4、深入研究煤層垮塌原因，對(duì)如何預(yù)防垮塌和提高攜巖能力進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。

[1]鄭毅等.中國(guó)煤層氣鉆井完井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向[N].石油學(xué)報(bào).2002(3)