CN103867180A - 一种煤层气水平井轨迹控制方法 - Google Patents

一种煤层气水平井轨迹控制方法 Download PDF

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一种煤层气水平井轨迹控制方法，属于煤层气开采领域。依据地震资料、已钻井的录井测井资料，确定煤层顶面深度和煤层产状，选择单斜构造区域部署井位；设计多分支水平井井眼轨迹起始端位于构造低部位，末端位于构造高部位，主支井眼位于煤层顶板岩层，分支井眼位于煤层；依据煤层顶面深度和煤层产状，确定主支井眼轨迹控制靶点，以几何导向为主控制井眼轨迹在顶板岩层中，井眼与煤层顶部保持适当的垂直距离，同时保持井斜角始终大于90.5°；煤层气多分支水平井分支井眼轨迹采用降斜侧向延伸的方式完成。本发明有效解决了由于过分追求煤层钻遇率，井眼轨迹随煤层局部倾角变化而呈“波浪状”起伏所造成的后期排采过程中“水堵”和“灰堵”问题。

Description

一种煤层气水平井轨迹控制方法
技术领域
本发明涉及一种煤层气多分支水平井轨迹控制方法，属于煤层气开采领域。
背景技术
目前，煤层气多分支水平井钻井工艺仍沿用常规油气水平井钻井的方式，采用随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)等定向控制技术，以地质导向为核心技术对井眼轨迹进行控制，实现井眼轨迹准确追踪煤层，获得高的煤层钻遇率，达到增加煤层泄气面积提高产能的目的。
这种以追求煤层钻遇率为目的的轨迹控制方法，为确保高煤层钻遇率，通常要根据煤层倾角变化上下调整井眼轨迹，且当钻遇煤层顶板时，就要快速降斜进入煤层；当钻遇煤层底板时，就要快速增斜进入煤层，以减少非煤层进尺。这种追求煤层钻遇率的轨迹控制方法完成的实钻井眼，呈“波浪状”起伏，如图1所示。
这种井眼轨迹，看似多揭露了煤层，增加了煤层泄气面积，有利于提高产能。实际上，由于煤层气排水采气过程中的“U”形管筑底效应，并不能达到预期效果，反而降低产能。在图1中AB段和CD段所示的井眼轨迹“波谷”位置，是煤层气排采通道的局部凹槽。煤层气排采时，煤层中的水、气以及煤粉沿D→A方向移动，当水携带的气和煤粉运移至凹槽位置时，水就会在此聚集，形成水塞，并伴有过滤效应，进而造成流速下降、煤粉堆积，严重阻塞井眼，造成阻塞点至完钻点的井眼失效。
此外，这种波浪型井眼轨迹控制方法，由于在遇到煤层顶底面时进行快速轨迹调整，井眼轨迹存在狗腿度大的局部拐点，如AB段的“波谷”和BC段的“波峰”。这些拐点不仅造成后续井眼施工中钻具磨阻增大、施工困难，而且在钻具重入时易形成新井眼，难以重入。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤层气水平井轨迹控制方法，以消除煤层气多分支水平井钻井中井眼轨迹起伏变化大形成的“U”形管效应，提高煤层气排采效果。同时，保持井眼轨迹平滑，降低钻进磨阻，利于安全钻井施工。
本发明的目的是通过下述方案实现的：
在单斜构造区域，设计钻探的多分支水平井井眼轨迹起始端在构造低部位，末端在构造高部位，井眼轨迹保持与地层产状相近，始终上倾，减少钻井施工中的钻具磨阻，避免“U”形管筑底效应。
主支井眼位于稳定煤层顶板岩层，井壁稳定，排水采气通道顺畅，利于通井洗井作业。分支井眼位于煤层，解析产气。
所述的一种煤层气水平井轨迹控制方法，其特征是：依据地震资料、已钻井的录井测井资料，确定煤层顶面深度和煤层产状，选择单斜构造区域部署井位。
所述的一种煤层气水平井轨迹控制方法，其特征是：设计多分支水平井井眼轨迹起始端位于构造低部位，末端位于构造高部位，主支井眼位于煤层顶板岩层，分支井眼位于煤层。
所述的一种煤层气水平井轨迹控制方法，其特征是：依据煤层顶面深度和煤层产状，确定主支井眼轨迹控制靶点，以几何导向为主控制井眼轨迹在顶板岩层中，井眼与煤层顶部保持适当的垂直距离，既不揭开煤层，又有利于分支快速进入煤层，同时保持井斜角始终大于90.5°。
所述的一种煤层气水平井轨迹控制方法，其特征是：煤层气多分支水平井分支井眼轨迹采用降斜侧向延伸的方式完成，侧向分支主要依靠扭方位与主支分离，保持井眼轨迹整体上倾的前提下，微降井斜钻进直至进入煤层。
所述的一种煤层气水平井轨迹控制方法，其特征是：煤层气多分支水平井分支井眼轨迹在煤层中钻进，在保持井眼轨迹上倾的前提下，通过井斜角的合理调整增加煤层钻遇率，钻遇局部地层产状下倾时，为保持井眼上倾，可顶出煤层。
本发明的有益效果是：本发明有效解决了传统轨迹控制方法中由于过分追求煤层钻遇率，井眼轨迹随煤层局部倾角变化而呈“波浪状”起伏所造成的后期排采过程中“水堵”和“灰堵”问题，形成的主、分支井眼轨迹平滑、上倾的形态，有利于钻井施工中降摩阻、生产过程中重入输堵等工程复杂问题的解决，有利于后期煤层气排水采气和提高产气量。
附图说明
图1是波浪型井眼轨迹示意图。
图2是本发明顶板施工的轨迹控制示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明，附图2可作为本实施例在顶板岩层施工的轨迹控制示意图。
根据区域地震和已钻井资料，选择地层产状2°～7°的单斜构造区域部署多分支水平井，设计主、分井眼沿地层上倾方向延伸。实施的多分支水平井主支轨迹在煤层顶板岩层中，分支通过侧向钻进进入煤层，并在煤层中延伸。
为保证所钻的主支、分支井眼始终保持上倾，井斜角大于90.5°，设计的水平井眼轨迹起始端在煤层倾向低部位，末端在煤层倾向高部位。
同时，为了保证在井眼轨迹整体上倾的前提下，多揭开煤层，分支段与主支的侧向钻探起始点，要位于井眼轨迹控制的增斜段，侧向钻探中的井斜角同样保持不低于90.5°。
主支水平井眼如图2中EN段在煤层顶板岩层中钻进，控制井眼轨迹距煤层顶部垂深在0.5～4.0m。钻进过程中当井眼轨迹井斜角小于地层产状或距煤层距离小于0.5m时，需增斜钻进。当井斜角增至与地层倾角相当，钻头重新位于距煤层顶部0.5～4.0m时，进行稳斜钻进，见图2中GH段。
当钻进至上倾地层产状井段的末端，井斜角大于地层产状且地层产状上倾大于0.5°或距煤层顶部大于4.0m时，为保持与地层产状相近且轨迹接近煤层，需要实施降斜钻进。当井斜角降至与地层倾角相当且钻头距煤层顶部距离在0.5～4.0m范围内，进行稳斜钻进，见图2中HI段。
当地层产状近水平或略显下倾时，仍控制井斜角不小于90.5°稳斜钻进，且钻头距离煤层顶部距离不小于0.5m，直至钻进至地层产状大于上倾0.5°的区域，产生稳斜控制井段，见图2中IK段。此控制段增斜井段和降斜井段将交替配合控制，完成主支井眼的钻探。
将钻具退回至侧向段，在所确定的分支侧钻点位置(地层产状大于2°)实施降斜侧向延伸分支，见图2中FM段，侧向分支主要依靠扭方位与主支分离；保持降斜钻进直至进入煤层或井斜角达到90.5°稳斜进入煤层。进入煤层后，保证钻头位于煤层内，即使出层仍保持轨迹上倾，通过井斜角的合理调整实现重新钻入煤层。见图2中JL段，重复实施降斜、增斜、稳斜井段，完成分支井眼钻探。
重复侧向分支钻探步骤，完成整口井的施工。

Claims (5)

1.一种煤层气水平井轨迹控制方法，其特征是：依据地震资料、已钻井的录井测井资料，确定煤层顶面深度和煤层产状，选择单斜构造区域部署井位。
2.根据权利要求1所述的一种煤层气水平井轨迹控制方法，其特征是：设计多分支水平井井眼轨迹起始端位于构造低部位，末端位于构造高部位，主支井眼位于煤层顶板岩层，分支井眼位于煤层。
3.根据权利要求1所述的一种煤层气水平井轨迹控制方法，其特征是：依据煤层顶面深度和煤层产状，确定主支井眼轨迹控制靶点，以几何导向为主控制井眼轨迹在顶板岩层中，井眼与煤层顶部保持适当的垂直距离，既不揭开煤层，又有利于分支快速进入煤层，并保持井斜角始终大于90.5°。
4.根据权利要求1所述的一种煤层气水平井轨迹控制方法，其特征是：煤层气多分支水平井分支井眼轨迹采用降斜侧向延伸的方式完成，侧向分支主要依靠扭方位与主支分离，保持井眼轨迹整体上倾的前提下，微降井斜钻进直至进入煤层。
5.根据权利要求1所述的一种煤层气水平井轨迹控制方法，其特征是：煤层气多分支水平井分支井眼轨迹在煤层中钻进，在保持井眼轨迹上倾的前提下，通过井斜角的合理调整增加煤层钻遇率，钻遇局部地层产状下倾时，为保持井眼上倾，可顶出煤层。
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