煤層氣U型井鉆完井工藝探討

宋百強(qiáng)(中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司晉城分公司,山西　長治　046600)

煤層氣U型井鉆完井工藝探討

宋百強(qiáng)(中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司晉城分公司,山西長治046600)

U型井主要應(yīng)用于煤層氣開采過程中，由一口直井、一口或多口水平井構(gòu)成，可以在煤層或者是煤層頂板、底板使直井與水平井連通，一般情況下，水平井沿煤層鉆進(jìn)，一般采用的是割縫襯管完井、裸眼完井方式，水平段一般煤層頂、底板進(jìn)行鉆進(jìn)，多采用固井完井方式、套管完井方式完成施工。本篇論文主要對(duì)煤層氣U型井鉆完井工藝進(jìn)行了分析與探討。

煤層氣；U型井；鉆完井工藝

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，鉆井技術(shù)也在不斷完善，許多新型鉆井技術(shù)不斷被研發(fā)出來，并在實(shí)際應(yīng)用過程中作出了突出貢獻(xiàn)，U型井鉆完井工藝就是其中的一種。

1　U型井

一般情況下，U型井主要由一口定向水平井以及一口洞穴直井構(gòu)成，因?yàn)樵谒蕉蔚陌悬c(diǎn)末端，水平井直接連通洞穴直井，因此，定向水平井、洞穴直井就形成了一個(gè)井筒結(jié)構(gòu)，且呈“U”字形，業(yè)界形象地稱其為U型井。U型井的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

圖1　煤層氣U型井結(jié)構(gòu)簡圖

2　煤層氣U型井鉆完井工藝

本研究以某工程為例，對(duì)煤層氣U型井鉆完井工藝進(jìn)行分析與探討。該工程規(guī)劃設(shè)計(jì)一U型井井組，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，先鉆一口直井，垂深為685米，在鉆入煤層底板下50米處即可完成鉆進(jìn)，直井井口與水平井井口之間的距離為621米，在煤層、煤層頂板內(nèi)下入玻璃鋼套管1根。待177.8毫米套管完成固井之后，將造穴工具下入，把煤層頂板的水泥環(huán)、玻璃鋼套管破碎，保證洞穴孔徑在500毫米之上。所使用的鉆井設(shè)備主要有ZJ20型鉆機(jī)、F800型泥漿泵、12V190型柴油機(jī)、12V135型柴油機(jī)、XRXS1275型空壓機(jī)以及兩個(gè)發(fā)電機(jī)組，分別為120GF、800GF。

2.1直井鉆完井工藝

2.1.1直井鉆井工藝

首先，一開井段。利用直徑φ311.15毫米的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，將基巖風(fēng)化帶鉆穿15米之后，將表層套管下入，表層套管直徑φ 244.5毫米，地表疏松層進(jìn)行封固，實(shí)現(xiàn)固井之后，把水泥返至地面。其次，二開井段。利用直徑φ215.9毫米的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，在鉆穿至目的煤層底界下50米為止，即可完鉆。

2.1.2直井完井工藝

將直徑φ177.8毫米的生產(chǎn)套管下入直井，并在煤層段將1直徑φ177.8毫米的玻璃鋼套管下入，之后注水泥，并封固至地面。在完井時(shí)，將專用的套管鍛銑工具下入煤層段，對(duì)玻璃鋼套管進(jìn)行鍛銑，盡可能地接近煤層頂板，在煤層進(jìn)行擴(kuò)孔造穴，之后洞穴直井即可完井，其直徑為500毫米，應(yīng)盡可能地使洞穴高度等同于直井煤層厚度。造穴結(jié)束之后，把壓裂砂投入直井，直至壓裂砂高于洞穴頂面為止，并在砂面上注入水泥，之后進(jìn)行打塞，水泥的高度高于砂面50米，以確保之后的水平井固井、水平井壓裂等作業(yè)能夠順利進(jìn)行。

2.2水平井鉆完井

在進(jìn)行水平井鉆進(jìn)之前，必須對(duì)目的煤層、煤層頂板的基礎(chǔ)構(gòu)造有一個(gè)準(zhǔn)確的了解與掌握，需要明確的主要有地層的傾向、傾角、展布以及斷層、褶皺的分布等，確定所選區(qū)域能夠滿足水平井施工的要求。

2.2.1水平井鉆井工藝

首先，一開井段。利用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，直徑φ444.5毫米，將基巖風(fēng)化帶鉆穿15米之后，再把表層套管下入，表層套管直徑φ339.7毫米，對(duì)地表疏松層進(jìn)行封固，將表層套管下入的主要目的是完成固井，固井完成之后把水泥返至地面。其次，二開井段。利用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，直徑φ311.15毫米，在鉆到造斜點(diǎn)之后，換為井下鉆具繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)，將φ197毫米單彎螺桿、隨鉆定向儀器下入，鉆進(jìn)至煤層頂板內(nèi)、接近煤層最大井斜著陸點(diǎn)之后，將技術(shù)套管下入，套管直徑φ244.5毫米，使用套管進(jìn)行固井，并注入水泥將井段封固起來，然后把水泥返至地面。最后，三開水平段，利用PDC鉆頭或者是牙輪鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，牙輪鉆頭直徑φ311.15毫米，之后再換用鉆鋌（φ165毫米）、單彎螺桿（φ165毫米）、無磁承壓鉆桿（φ165毫米）等進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆到至完鉆90米處為止，起鉆水平井，并將強(qiáng)磁儀器下入，與此同時(shí)將信號(hào)接收探管下入直井內(nèi)，緩慢地進(jìn)行調(diào)整，將剩余井段鉆完。在直井、水平井連通之后，水平井需要向前繼續(xù)鉆進(jìn)2 到3米，進(jìn)行大排量循環(huán)，之后完鉆。采取鉆具輸送方式對(duì)水平井進(jìn)行測井，保障全井段測井完成。

2.2.2水平井下套管

U型井水平井一般會(huì)在煤層進(jìn)行鉆進(jìn)，多采用割縫襯管完井、裸眼完井方式，本工程的U型井水平井主要沿煤層頂板進(jìn)行鉆進(jìn)，因此，再用的使套管完井方式。

在測井完成之后，將生產(chǎn)套管下入，在下套管的過程中，在其上安裝扶正器，保證套管始終保持居中，與此同時(shí)，還要盡量減少井壁、套管間的摩阻，這就需要綜合應(yīng)用彈性扶正器、剛性扶正器。

2.2.3水平井固井完井工藝

在以往的煤層氣U型井鉆完井工藝中，很少進(jìn)行固井，本工程應(yīng)用G級(jí)石油水泥，首先將低密度水泥漿當(dāng)作前置液，再依次注入低密度水泥漿與高密度水泥漿，完成固井之后，將水泥返至地面，完成了對(duì)全井段的封固，從而有效提高了井身質(zhì)量。

3　結(jié)語

綜上，U型井能夠通過優(yōu)化鉆具組合與井身結(jié)構(gòu)、調(diào)整鉆井參數(shù)，從而有效控制井眼軌跡，U型井鉆完井工藝在保證質(zhì)量達(dá)標(biāo)的同時(shí)，也為接下來的壓裂排采奠定了良好的基礎(chǔ)，應(yīng)用U型井鉆完井工藝，有利于使煤層氣井的單井產(chǎn)量得到有效提高。

［1］王立峰，李亞輝.煤層氣U型井鉆完井工藝探討［J］.河南科技，2013，18：39-40.

［2］王洪亮.煤層氣V型井套管完井固井工藝探索［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014，08：107-108.

宋百強(qiáng)（1987.6-），男吉林通化人 助理工程師本科主要從事煤層氣工程建設(shè)管理