CN109594921A - 射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，包括：步骤10、将地层岩样划分为疏松地层，中硬地层和硬地层；步骤20、当为疏松地层时，采用自牵引加深钻进工具进行钻进，自牵引加深钻进工具与连续管连接，并通过连续管下放送进，自牵引加深钻进工具上设置有第一喷射软管；当为中硬地层时，采用步进式加深钻进工具进行钻进，步进式加深钻进工具包括液缸活塞杆和爬行机构，步进式加深钻进工具通过液缸活塞杆和爬行机构送进，步进式加深钻进工具上还连接有第二喷射软管；当为硬地层时，采用近井带钻进工具进行钻进，近井带钻进工具具有液缸活塞杆，近井带钻进工具通过液缸活塞杆送进，近井带钻进工具上设置有第三喷射软管。

Description

射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法
技术领域
本发明涉及水射流钻径向井作业领域，具体涉及一种射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法。
背景技术
目前在国内外油田开采行业中，水射流钻径向井作业技术主要用于油气井二次开发，对低渗透油藏改造、近井带污染层改造具有显著增产效果。对于煤层气井，具有提高单井产量的效果。
本发明属于常规油气井、煤层气井钻完井技术领域，特别是水射流钻径向井作业。目前在国内外油田开采行业中，水射流钻径向孔作业技术主要用于油气井二次开发，对低渗透油藏改造、近井带污染层改造具有显著增产效果。我国煤层气地质条件复杂，煤层透气性差，地面开采煤层气在部分煤田效果不好，单井产气量低，达不到商业性开发的目的，而提高单井煤层气产量的有效方法之一就是钻径向孔。
目前已有的水射流钻径向孔技术，可在油气井周围的地层中完成钻进距离10～30m以上，孔径25至35mm的径向孔眼。并根据作业需要，可在一个层位完成多个类似的径向孔眼，或在不同的层位完成多个类似的径向孔眼。这些径向孔眼在井筒与油气藏之间建立有效连通，改善油气藏的流动性，消除近井带污染和近井带压降的不利影响，提高单井产量。
在煤层气生产中，径向钻孔具有如下几方面的作用：(1)使煤层的暴露面积增大，提高煤层气产量；(2)使井距加大，减少钻井数量及费用；(3)克服了传统的定向钻进垂直孔不能重复利用的缺点，径向钻孔可以在同一垂直孔内的不同煤层钻1个或多个径向孔，提高了地面钻孔的利用效率；(4)在地表不能接近的区域可以用径向孔接近预定目标区域；(5)水射流能够沟通煤层裂隙，提高煤层的透气性，从而增加煤层气产量。
钻径向孔作业时，需要用到喷管在地层中一边喷射破岩、一边下放送进，喷嘴的破岩速度要与送进速度相匹配才能实现正常喷射钻进。若破岩速度小于送进速度，则喷管前端容易抵触上地层岩石，发生弯折遇阻；若破岩速度大于送进速度，则喷管前端地层容易形成较大空腔，地层孔眼对喷管失去扶正导向作用，喷管在地层中不能保持定向钻进，造成作业达不到预期效果。由于不同的地层岩样，破岩速度不一样，所以，对于不同地层岩样，所需匹配的送进速度也不一样，需要建立一套根据地层岩样可钻性，来选择径向钻井合适施工参数的方法，避免盲目进行径向井施工，提高施工效率和效果。
发明内容
本发明提供了一种射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，以达到提高施工效率和施工效果的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，包括以下步骤：步骤10、根据地层岩样的硬度将地层岩样划分为疏松地层，中硬地层和硬地层；步骤20、当地层岩样为疏松地层时，采用自牵引加深钻进工具进行钻进，自牵引加深钻进工具与连续管连接，并通过连续管下放送进，自牵引加深钻进工具上设置有第一喷射软管；当地层岩样为中硬地层时，采用步进式加深钻进工具进行钻进，步进式加深钻进工具包括液缸活塞杆和爬行机构，步进式加深钻进工具通过液缸活塞杆和爬行机构送进，步进式加深钻进工具上还连接有第二喷射软管；当地层岩样为硬地层时，采用近井带钻进工具进行钻进，近井带钻进工具具有液缸活塞杆，近井带钻进工具通过液缸活塞杆送进，近井带钻进工具上设置有第三喷射软管。
进一步地，步骤20中：当地层岩样为疏松地层时，自牵引加深钻进工具的钻进速度为0.5m/min～1m/min，最大钻深为50m，钻进时间为60min，钻进深度采用地面读数进行测量。
进一步地，第一喷射软管的末端连接有第一喷嘴，第一喷嘴的流量分配前向占比为20％～30％。
进一步地，第一喷射软管长度为50m。
进一步地，步骤20中：当地层岩样为中硬地层时，步进式加深钻进工具的钻进速度为0.1m/min～0.3m/min，最大钻深为10m，钻进时间为50min，钻进深度采用工具记忆进行测量。
进一步地，第二喷射软管的末端连接有第二喷嘴，第二喷嘴的流量分配前向占比为50％。
进一步地，第二喷射软管长度为10m。
进一步地，步骤20中：当地层岩样为硬地层时，近井带钻进工具的钻进速度为0.1m/min～0.2m/min，最大钻深为2m，钻进时间为30min，钻进深度采用工具记忆进行测量。
进一步地，第三喷射软管的末端连接有第三喷嘴，第三喷嘴的流量分配前向占比为100％。
进一步地，第三喷射软管长度为2m。
本发明的有益效果是，本发明实施例可以根据不同井况地层岩样射流可钻性存在差异性，给出对应的径向井适用地层的优选工作参数。经生产实践证明，不同的地层岩样，硬度及强度不同，射流破岩钻进的效率就会不同，选择与之匹配的工作参数至关重要，若破岩速度和送进速度相匹配一致，则完成的径向孔孔径尺寸会保持均匀一致，孔径均匀一致的径向孔眼对喷管具有良好的导向及扶正作用，则喷管在地层中钻进形成的径向孔的方向能始终保持直线状态，且径向钻进延伸的距离会更远，径向井施工的效果最好。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1疏松地层条件下水射流钻径向井作业示意图；
图2中硬地层条件下水射流钻径向井作业示意图；
图3硬地层条件下水射流钻径向井作业示意图。
图中附图标记：11、连续管；12、油管；13、自牵引加深钻进工具；14、第一喷射软管；15、井底导向器；17、第一喷嘴；21、步进式加深钻进工具；211、第一液缸活塞杆；212、爬行机构；22、第二喷射软管；24、第二喷嘴；31、近井带钻进工具；311、第二液缸活塞杆；32、第三喷射软管；34、第三喷嘴。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例提供了一种射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，包括以下步骤：
步骤10、根据地层岩样的硬度将地层岩样划分为疏松地层，中硬地层和硬地层；
步骤20、当地层岩样为疏松地层时，采用自牵引加深钻进工具进行钻进，自牵引加深钻进工具与连续管连接，并通过连续管下放送进，自牵引加深钻进工具上设置有第一喷射软管；
当地层岩样为中硬地层时，采用步进式加深钻进工具进行钻进，步进式加深钻进工具包括液缸活塞杆和爬行机构，步进式加深钻进工具通过液缸活塞杆和爬行机构送进，步进式加深钻进工具上还连接有第二喷射软管；
当地层岩样为硬地层时，采用近井带钻进工具进行钻进，近井带钻进工具具有液缸活塞杆，近井带钻进工具通过液缸活塞杆送进，近井带钻进工具上设置有第三喷射软管。
本发明实施例可以根据不同井况地层岩样射流可钻性存在差异性，给出对应的径向井适用地层的优选工作参数。经生产实践证明，不同的地层岩样、硬度及强度不同，射流破岩钻进的效率就会不同，选择与之匹配的工作参数至关重要，若破岩速度和送进速度相匹配一致，则完成的径向孔孔径尺寸会保持均匀一致，孔径均匀一致的径向孔眼对喷管具有良好的导向及扶正作用，则喷管在地层中钻进形成的径向孔的方向能始终保持直线状态，且径向钻进延伸的距离会更远，径向井施工的效果最好。
其中需要说明的是，在步骤10中，若地层岩样硬度小于等于泥质岩硬度时，将地层岩样定义为疏松地层。若地层岩样硬度等同于砂质页岩或者层状砂岩的硬度时，将地层岩样定义为中硬地层。若地层岩样硬度等同于石灰岩、粗砂岩或砾岩的硬度时，将地层岩样定义为硬地层。
步骤20中，当地层岩样为疏松地层时采用的装置如图1所示，即采用连续管11携带自牵引加深钻进工具13(与现有技术中的结构相同)，经过油管12的内腔下放到井底导向器15处进行径向转弯钻地层作业。自牵引加深钻进工具13使用长度50m的第一喷射软管14，第一喷射软管14的前端安装具有前向和后向喷孔的第一喷嘴17，第一喷嘴17流量分配前向占20～30％，后向占70～80％，能提供约150～200N的自牵引力，保证第一喷射软管14在疏松地层中自牵引送进。
作业时，利用地面连续管作业机持续下放自牵引加深钻进工具13，下放速度由连续管11的滚筒转速控制，即自牵引加深钻进工具13的下放速度为0.5m/min～1m/min，这样保证第一喷射软管14在疏松地层中的钻进速度为0.5m/min～1m/min。作业时钻进时间为60min，最终径向孔眼的钻进深度等于地面连续管下放的读数长度，该工况下的最大钻进深度S1为第一喷射软管14的最大长度，即50m。
在步骤20中，若地层岩样为中硬地层时，如图2所示，采用连续管11携带步进式加深钻进工具21(与现有技术中的结构相同)，经过油管12的内腔下放到井底导向器15处进行径向转弯钻地层作业。步进式加深钻进工具21使用长度为10m的第二喷射软管22，第二喷射软管22的前端安装具有前向和后向喷孔的第二喷嘴24，第二喷嘴24的流量分配前向占50％。步进式加深钻进工具21具有第一液缸活塞杆211，能够提供600N送进力，送进速度为0.1m/min～0.3m/min(钻进速度)，步进式加深钻进工具21还具有爬行机构212，能够在井下实现步进式爬行送进，最终径向孔眼的钻进深度等于井下工具步进式爬行送进的距离。作业时钻进时间为50min，该工况下的最大钻进深度S2为第二喷射软管22的最大长度，即10m。
在步骤20中，若地层岩样为硬地层时，如图3所示，采用连续管11携带近井带钻进工具31(与现有技术中的结构相同)，经过油管12的内腔下放到井底导向器15处进行径向转弯钻地层作业。近井带钻进工具31使用长度2m的第三喷射软管32，第三喷射软管32的前端安装仅具有前向喷孔的第三喷嘴34，第三喷嘴34流量分配前向占比100％。近井带钻进工具31具有第二液缸活塞杆311，能够提供600N送进力，送进速度为0.1m/min～0.2m/min，最终径向孔眼的钻进深度等于第二液缸活塞杆311的伸出长度。作业时钻进时间30min，该工况下的最大钻进深度S3为第三喷射软管32的最大长度，即2m。
若地层岩样硬度大于等于片麻岩、花岗岩时，定义为超硬地层，不适合采用水射流钻径向井作业。
本发明适用于水射流钻径向孔作业技术，对低渗透油藏改造、近井带污染层改造具有显著增产效果。我国煤层气地质条件复杂，煤层透气性差，地面开采煤层气在部分煤田效果不好，单井产气量低，达不到商业性开发的目的，而提高单井煤层气产量的有效方法之一就是钻径向孔。
根据地层岩样的射流可钻性，来评价径向井适用地层优选工作参数，能够提高水射流钻径向井施工的效率以及作业后的效果，对低渗油藏、近井污染油井的改造，以及提高煤层气井的单井产量具有良好的效果。
本发明实施例不仅仅局限于使用连续管作业机进行配套作业，还可以使用空心抽油杆进行配套作业。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明实施例可以根据不同井况地层岩样射流可钻性存在差异性，给出对应的径向井适用地层的优选工作参数。经生产实践证明，不同的地层岩样，硬度及强度不同，射流破岩钻进的效率就会不同，选择与之匹配的工作参数至关重要，若破岩速度和送进速度相匹配一致，则完成的径向孔孔径尺寸会保持均匀一致，孔径均匀一致的径向孔眼对喷管具有良好的导向及扶正作用，则喷管在地层中钻进形成的径向孔的方向能始终保持直线状态，且径向钻进延伸的距离会更远，径向井施工的效果最好。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤10、根据地层岩样的硬度将所述地层岩样划分为疏松地层，中硬地层和硬地层；
步骤20、当所述地层岩样为疏松地层时，采用自牵引加深钻进工具进行钻进，所述自牵引加深钻进工具与连续管连接，并通过所述连续管下放送进，所述自牵引加深钻进工具上设置有第一喷射软管；
当所述地层岩样为中硬地层时，采用步进式加深钻进工具进行钻进，所述步进式加深钻进工具包括第一液缸活塞杆和爬行机构，所述步进式加深钻进工具通过所述第一液缸活塞杆和所述爬行机构送进，所述步进式加深钻进工具上还连接有第二喷射软管；
当所述地层岩样为硬地层时，采用近井带钻进工具进行钻进，所述近井带钻进工具具有第二液缸活塞杆，所述近井带钻进工具通过所述液缸活塞杆送进，所述近井带钻进工具上设置有第三喷射软管。
2.根据权利要求1所述的射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，其特征在于，步骤20中：当所述地层岩样为疏松地层时，所述自牵引加深钻进工具的钻进速度为0.5m/min～1m/min，最大钻深为50m，钻进时间为60min，钻进深度采用地面读数进行测量。
3.根据权利要求1所述的射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，其特征在于，所述第一喷射软管的末端连接有第一喷嘴，所述第一喷嘴的流量分配前向占比为20％～30％。
4.根据权利要求1所述的射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，其特征在于，所述第一喷射软管长度为50m。
5.根据权利要求1所述的射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，其特征在于，步骤20中：当所述地层岩样为中硬地层时，所述步进式加深钻进工具的钻进速度为0.1m/min～0.3m/min，最大钻深为10m，钻进时间为50min，钻进深度采用工具记忆进行测量。
6.根据权利要求1所述的射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，其特征在于，所述第二喷射软管的末端连接有第二喷嘴，所述第二喷嘴的流量分配前向占比为50％。
7.根据权利要求1所述的射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，其特征在于，所述第二喷射软管长度为10m。
8.根据权利要求1所述的射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，其特征在于，步骤20中：当所述地层岩样为硬地层时，所述近井带钻进工具的钻进速度为0.1m/min～0.2m/min，最大钻深为2m，钻进时间为30min，钻进深度采用工具记忆进行测量。
9.根据权利要求1所述的射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，其特征在于，所述第三喷射软管的末端连接有第三喷嘴，所述第三喷嘴的流量分配前向占比为100％。
10.根据权利要求1所述的射流可钻性来评价径向井适用地层工作参数的方法，其特征在于，所述第三喷射软管长度为2m。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190409

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