CN111706302B - 一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及短靶前距水平井钻井工艺技术领域，具体地说就是一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法。一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，可在最小5‑1/2”套管（外径139.7mm、内径124mm）内开窗侧钻，也可新钻井眼，适应性更广；造斜率范围达到0.4~1°/m，节约有效进尺；钻井施工结合地质导向，提高煤层着陆准确性及钻遇率；水平段钻井使用清水施工，无储层污染；水平段长>200m，扩大煤层控制面积；完井管串采用悬挂器+钢制套管+投球滑套，完井固井，封固悬挂器以下环空，支撑井壁的同时为后续改造提供支持；储层改造结合压裂技术，增大油气通道，提高单井产量。
Description
技术领域
本发明涉及短靶前距水平井钻井工艺技术领域，具体地说就是一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法。
背景技术
目前常规油气行业内在针对钻井、完井和储存层改造方面中的某一方面尚有一些技术可以完成，但在结合时无法满足生产要求，甚至无法实施。主要原因如下：
1、钻井方面
常规短靶前距钻井在造斜和水平段钻进时，无法使用地质导向工具，无法判断煤层着陆点是否准确，也无法判断水平段钻进是否在煤层中穿行。
常规短靶前距钻井由于曲率过大，全程需要使用由化工材料配制的专用钻井液，对储层伤害大，不利于后期油气生产。
2、完井方面
常规短靶前距完井多采用裸眼完井，无法下入常规完井管串。下入铰接结构的管串（套管+筛管）虽然解决井壁支撑问题，但由于结构本身限制，承压低、内径小，无法匹配上后续的改造手段，无法适应油气井生产需求。
3、储层改造方面
常规短靶前距井受井眼尺寸、井眼曲率、完井方式的综合因素影响，尚无储层改造技术可以匹配使用。
针对煤层及煤层气井的特性，结合长时间的研究与实践，我们提出一种煤层气井小井眼短靶前距水平井一体化的的工艺方法。该方法能有效规避常规小井眼短靶前距水平井的弊端，真正达到煤层气短靶前距水平井的施工目的，保证到达地质着陆点，水平段钻进的煤层钻遇率，以及在裸眼段的封固和水平段的支撑，为煤层气侧钻水平井的排采预留通道，并最终实现煤层气井的生产。该工艺具有非常明显的投入产出优势，是煤层气老井产能恢复和提高煤层气采收率的有效方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，包括以下工序：
（1）井眼准备；
a、确定接井状态，确定斜直井老井井下工况；
b、井下实探：接井后，取出井下原有工具，下钻实探井下情况，打水泥浆封堵原储层射孔段；
C、通井刮管：下入通井规、刮管器，在预计下入斜向器位置反复刮管，清理井筒，做下步准备，同时检测固井质量；
（2）下斜向器作业：下陀螺仪、收入工具、斜向器组合，将斜向器方位调整至预定方位，打压锚定，脱手起钻；
（3）开窗作业：下铣锥，开窗、修窗；
（4）造斜段作业；
①井口依次连接钻具，
②下钻到底，实探井深，校正井深，
③钻头提离井底1米，开泵激活地质导向系统；测自然伽玛、电阻率、井斜、方位、工具面数据，检查仪器工作状态，校正井眼轨迹，对比原地层伽玛数据，校正钻头地层位置，
④开泵状态下，下放钻头至井底，再下放平缓加压至2吨，
⑤根据现工具面、需求工具面、地层特性测算的反扭角，计算方钻杆转动角度，开泵状态下，转动方钻杆至需求的目标工具面，锁定方钻杆转动，初始进入造斜施工，
⑥根据实时地质导向系统测量数据、地面八参数据，检测仪器工作状态、检测螺杆、钻头工作状态、检测井眼轨迹情况、检测钻头在地层的位置，
⑦待一个循环周后，观察岩屑、钻井液返出情况，包含岩屑岩性：包括颜色、质地、颗粒大小、磨圆、返出速率、钻井液返出速率，判断井下地层正常情况，
⑧平缓下放钻头加压至3吨、转动方钻杆对应反扭角角度，锁定方钻杆转动，保持钻压不变，进入正常造斜施工，
⑨中间井斜、方位调整：首先测算反扭角、方钻杆转动角度，上提钻头钻压小于1吨，转动方钻杆对应角度，平缓下放钻头加压至2吨，正常保持钻压不变施工，
⑩井眼的修整：每钻进5米，在开泵、方钻杆转动的状态下，上下活动钻头10米；每钻进50米，开泵、停止施加钻压，2个循环周时间后停泵，平稳起出钻具60米，后下入原钻具，再继续施工，
⑪造斜段起钻前转动方钻杆，调整工具至360度，平缓上提钻头起钻；
（5）水平段作业：钻井液换成清水，在煤层中部水平钻井施工，
①井口依次连接钻具，
②组合钻具完成，于地面转动钻具，罗盘校正，使螺杆弯头以下部位方位朝向造斜段井眼轨迹方向，
③下钻进入造斜段前，开泵测工具面，摆工具面至360度，以上提下放钻具，工具面不变为准，停泵，继续下钻，
④平缓下钻到底，实探井深，校正井深，
⑤钻头提离井底1米，开泵激活地质导向系统，测方位伽玛、电阻率、井斜、方位、工具面数据，检查仪器工作状态，校正井眼轨迹，对比原地层伽玛、电阻率数据，校正钻头在目的层中的上下位置，
⑥开泵、方钻杆转动状态下，下放钻头至井底，再下放平缓加压至2吨，进入水平段正常施工，
⑦中间井斜、方位调整：首先测算反扭角、方钻杆转动角度，上提钻头钻压小于1吨，转动方钻杆对应角度，平缓下放钻头加压至2吨，锁定方钻杆转动，正常保持钻压不变施工。井斜、方位调整钻进至预定井深，解除方钻杆锁定，在开泵、方钻杆转动状态下，保持钻压2吨，进入正常施工，
⑧井眼的修整：每钻进5米，在开泵、方钻杆转动的状态下，上下活动钻头10米；每钻进50米，开泵、停止施加钻压，2个循环周时间后停泵，平稳起出钻具60米，后下入原钻具，再继续施工，
⑨施工至目标井深，循环起钻，起钻至造斜段前转动方钻杆，调整工具至360°，平缓上提钻头起钻，
（6）完井作业；使用常规钻杆输送，下入管串组合，输送工具串至井底后，通过钻杆、套挂内通道注水泥封固悬挂器至井底环空，
（7）储层改造作业：采用预置投改造压球滑套分级裂方式完成；
作为优化，所述的步骤（3）中钻具组合为铣锥+加重钻杆+钻杆+方钻杆，其中加重钻杆至少为10根。
作为优化，所述的步骤（4）的①中钻具组合为钻头、短型单弯螺杆、信号短节、地质导向系统、柔性短节系统、加重钻杆、普通钻杆和方钻杆，所述的短型单弯螺杆角度为1°-2°。
作为优化，所述的步骤（5）中的①中钻具组合为钻头、短型单弯螺杆、信号短节、地质导向系统、柔性短节系统、加重钻杆、普通钻杆、方钻杆，所述的短型单弯螺杆角度为1°-1.5°。
作为优化，所述的地质导向系统包括方位伽马、电阻率、井斜和方位。
作为优化，所述的步骤（6）中管串组合为浮鞋+套管+浮箍+套管+趾端滑套+n个套管+投球滑套+套管+悬挂器+送入工具，其中n≥10。
作为优化，所述的步骤（7）中压裂液拟采用减阻活性水，减阻剂采用在线添加方式，在人工井底-25米位置预置趾端滑套、-110米位置预置投球滑套分级改造工具，压后48小时，变形砂固结后，开始放喷。
作为优化，所述的步骤（3）中开窗作业可在最小5-1/2”套管内开窗侧钻，也可新钻井眼。
作为优化，所述的步骤（4）中造斜率范围为0.4°~1°/m。
作为优化，所述的步骤（5）中水平段长>200m。
本方案的整体有益效果是：一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，可在最小5-1/2”套管（外径139.7mm、内径124mm）内开窗侧钻，也可新钻井眼，适应性更广；造斜率范围达到0.4~1°/m，节约有效进尺；钻井施工结合地质导向，提高煤层着陆准确性及钻遇率；水平段钻井使用清水施工，无储层污染；水平段长>200m，扩大煤层控制面积；完井管串采用悬挂器+钢制套管+投球滑套，完井固井，封固悬挂器以下环空，支撑井壁的同时为后续改造提供支持；储层改造结合压裂技术，增大油气通道，提高单井产量。
在完井作业和储层改造采用小尺寸投球滑套连接套管悬挂，固井完成完井作业。在压裂时，分级投球憋压，分段打开滑套，实现分段压裂储层改造。即保证了井眼稳定、又实现了储层改造的目标。该工艺的钻井方面，包括井眼准备、下斜向器、开窗、造斜段和水平段施工。改造斜段和水平段施工采用地质导向，井眼轨迹可控(含方位、井斜)。可大幅度提高整个钻井过程的有效进尺比例，有效降低钻井成本，以用于老井改造和增加布井密度，挖掘油气田剩余潜力。
具体实施方式
一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，包括以下工序：
（1）井眼准备；
a、确定接井状态，确定斜直井老井井下工况；斜直井老井井下一般情况下下有5-1/2”钢制套管至井口，固井水泥返高一般300m左右，井下下有2-7/8”油管、抽油管、常规排采泵至目的煤层附近。
b、井下实探：接井后，取出井下原有工具，下钻实探井下情况，打水泥浆封堵原储层射孔段；
C、通井刮管：下入通井规、刮管器，在预计下入斜向器位置反复刮管，清理井筒，做下步准备，同时检测固井质量；
（2）下斜向器作业：下陀螺仪、收入工具、斜向器组合，将斜向器方位调整至预定方位，打压锚定，脱手起钻；
（3）开窗作业：下铣锥，开窗，开窗作业可在最小5-1/2”套管内开窗侧钻，也可新钻井眼、修窗，钻具组合为铣锥+加重钻杆+钻杆+方钻杆，其中加重钻杆至少为10根；
（4）造斜段作业，造斜率范围为0.4°~1°/m。
①井口依次连接钻具，钻具为钻头、短型单弯螺杆、信号短节、地质导向系统、柔性短节系统、加重钻杆、普通钻杆和方钻杆，所述的短型单弯螺杆角度为1°-2°，
②下钻到底，实探井深，校正井深，
③钻头提离井底1米，开泵激活地质导向系统（方位伽马、电阻率、井斜和方位）；测自然伽玛、电阻率、井斜、方位、工具面数据，检查仪器工作状态，校正井眼轨迹，对比原地层伽玛数据，校正钻头地层位置，
④开泵状态下，下放钻头至井底，再下放平缓加压至2吨，
⑤根据现工具面、需求工具面、地层特性测算的反扭角，计算方钻杆转动角度，开泵状态下，转动方钻杆至需求的目标工具面，锁定方钻杆转动，初始进入造斜施工，
⑥根据实时地质导向系统测量数据、地面八参数据，检测仪器工作状态、检测螺杆、钻头工作状态、检测井眼轨迹情况、检测钻头在地层的位置，
⑦待一个循环周后，观察岩屑、钻井液返出情况，包含岩屑岩性：包括颜色、质地、颗粒大小、磨圆、返出速率、钻井液返出速率，判断井下地层正常情况，
⑧平缓下放钻头加压至3吨、转动方钻杆对应反扭角角度，锁定方钻杆转动，保持钻压不变，进入正常造斜施工，
⑨中间井斜、方位调整：首先测算反扭角、方钻杆转动角度，上提钻头钻压小于1吨，转动方钻杆对应角度，平缓下放钻头加压至2吨，正常保持钻压不变施工，
⑩井眼的修整：每钻进5米，在开泵、方钻杆转动的状态下，上下活动钻头10米；每钻进50米，开泵、停止施加钻压，2个循环周时间后停泵，平稳起出钻具60米，后下入原钻具，再继续施工，
⑪造斜段起钻前转动方钻杆，调整工具至360度，平缓上提钻头起钻；
（5）水平段作业：钻井液换成清水，在煤层中部水平钻井施工，水平段长>200m；
①井口依次连接钻具，钻具为钻头、短型单弯螺杆、信号短节、地质导向系统、柔性短节系统、加重钻杆、普通钻杆、方钻杆，所述的短型单弯螺杆角度为1°-1.5°，
②组合钻具完成，于地面转动钻具，罗盘校正，使螺杆弯头以下部位方位朝向造斜段井眼轨迹方向，
③下钻进入造斜段前，开泵测工具面，摆工具面至360度，以上提下放钻具，工具面不变为准，停泵，继续下钻，
④平缓下钻到底，实探井深，校正井深，
⑤钻头提离井底1米，开泵激活地质导向系统，测方位伽玛、电阻率、井斜、方位、工具面数据，检查仪器工作状态，校正井眼轨迹，对比原地层伽玛、电阻率数据，校正钻头在目的层中的上下位置，
⑥开泵、方钻杆转动状态下，下放钻头至井底，再下放平缓加压至2吨，进入水平段正常施工，
⑦中间井斜、方位调整：首先测算反扭角、方钻杆转动角度，上提钻头钻压小于1吨，转动方钻杆对应角度，平缓下放钻头加压至2吨，锁定方钻杆转动，正常保持钻压不变施工。井斜、方位调整钻进至预定井深，解除方钻杆锁定，在开泵、方钻杆转动状态下，保持钻压2吨，进入正常施工，
⑧井眼的修整：每钻进5米，在开泵、方钻杆转动的状态下，上下活动钻头10米；每钻进50米，开泵、停止施加钻压，2个循环周时间后停泵，平稳起出钻具60米，后下入原钻具，再继续施工，
⑨施工至目标井深，循环起钻，起钻至造斜段前转动方钻杆，调整工具至360°，平缓上提钻头起钻，
（6）完井作业；使用常规钻杆输送，下入管串组合：浮鞋+套管+浮箍+套管+趾端滑套+n个套管+投球滑套+套管+悬挂器+送入工具，其中n≥10，输送工具串至井底后，通过钻杆、套挂内通道注水泥封固悬挂器至井底环空，
（7）储层改造作业：采用预置投改造压球滑套分级裂方式完成，压裂液拟采用减阻活性水，减阻剂采用在线添加方式，在人工井底-25米位置预置趾端滑套、-110米位置预置投球滑套分级改造工具，压后48小时，变形砂固结后，开始放喷。
在完井作业和储层改造结合方面做出重大改进，常规水平完井方式采用有套管固井、筛管悬挂、套管喷砂射孔。在短靶前距小井眼中收到井眼尺寸限制、小工具排量限制，均无法实施。本发明采用小尺寸投球滑套连接套管悬挂，固井完成完井作业。在压裂时，分级投球憋压，分段打开滑套，实现分段压裂储层改造。即保证了井眼稳定、又实现了储层改造的目标。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，其特征在于：包括以下工序：
（1）井眼准备；
a、确定接井状态，确定斜直井老井井下工况；
b、井下实探：接井后，取出井下原有工具，下钻实探井下情况，打水泥浆封堵原储层射孔段；
C、通井刮管：下入通井规、刮管器，在预计下入斜向器位置反复刮管，清理井筒，做下步准备，同时检测固井质量；
（2）下斜向器作业：下陀螺仪、收入工具、斜向器组合，将斜向器方位调整至预定方位，打压锚定，脱手起钻；
（3）开窗作业：下铣锥，开窗、修窗；
（4）造斜段作业；
①井口依次连接钻具；
②下钻到底，实探井深，校正井深；
③钻头提离井底1米，开泵激活地质导向系统；测自然伽玛、电阻率、井斜、方位、工具面数据，检查仪器工作状态，校正井眼轨迹，对比原地层伽玛数据，校正钻头地层位置；
④开泵状态下，下放钻头至井底，再下放平缓加压至2吨；
⑤根据现工具面、需求工具面、地层特性测算的反扭角，计算方钻杆转动角度，开泵状态下，转动方钻杆至需求的目标工具面，锁定方钻杆转动，初始进入造斜施工；
⑥根据实时地质导向系统测量数据、地面八参数据，检测仪器工作状态、检测螺杆、钻头工作状态、检测井眼轨迹情况、检测钻头在地层的位置；
⑦待一个循环周后，观察岩屑、钻井液返出情况，包含岩屑岩性：包括颜色、质地、颗粒大小、磨圆、岩屑返出速率、钻井液返出速率，判断井下地层正常情况；
⑧平缓下放钻头加压至3吨、转动方钻杆对应反扭角角度，锁定方钻杆转动，保持钻压不变，进入正常造斜施工；
⑨中间井斜、方位调整：首先测算反扭角、方钻杆转动角度，上提钻头钻压小于1吨，转动方钻杆对应角度，平缓下放钻头加压至2吨，正常保持钻压不变施工；
⑩井眼的修整：每钻进5米，在开泵、方钻杆转动的状态下，上下活动钻头10米；每钻进50米，开泵、停止施加钻压，2个循环周时间后停泵，平稳起出钻具60米，后下入原钻具，再继续施工；
⑪造斜段起钻前转动方钻杆，调整工具至360度，平缓上提钻头起钻；
（5）水平段作业：钻井液换成清水，在煤层中部水平钻井施工；
①井口依次连接钻具；
②组合钻具完成，于地面转动钻具，罗盘校正，使螺杆弯头以下部位方位朝向造斜段井眼轨迹方向；
③下钻进入造斜段前，开泵测工具面，摆工具面至360度，以上提下放钻具，工具面不变为准，停泵，继续下钻；
④平缓下钻到底，实探井深，校正井深；
⑤钻头提离井底1米，开泵激活地质导向系统，测方位伽玛、电阻率、井斜、方位、工具面数据，检查仪器工作状态，校正井眼轨迹，对比原地层伽玛、电阻率数据，校正钻头在目的层中的上下位置；
⑥开泵、方钻杆转动状态下，下放钻头至井底，再下放平缓加压至2吨，进入水平段正常施工；
⑦中间井斜、方位调整：首先测算反扭角、方钻杆转动角度，上提钻头钻压小于1吨，转动方钻杆对应角度，平缓下放钻头加压至2吨，锁定方钻杆转动，正常保持钻压不变施工，井斜、方位调整钻进至预定井深，解除方钻杆锁定，在开泵、方钻杆转动状态下，保持钻压2吨，进入正常施工；
⑧井眼的修整：每钻进5米，在开泵、方钻杆转动的状态下，上下活动钻头10米；每钻进50米，开泵、停止施加钻压，2个循环周时间后停泵，平稳起出钻具60米，后下入原钻具，再继续施工；
⑨施工至目标井深，循环起钻，起钻至造斜段前转动方钻杆，调整工具至360°，平缓上提钻头起钻；
（6）完井作业；使用常规钻杆输送，下入管串组合，输送工具串至井底后，通过钻杆、套挂内通道注水泥封固悬挂器至井底环空；
（7）储层改造作业：采用预置投球滑套分级改造压裂方式完成。
2.根据权利要求1所述的一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，其特征在于：所述的步骤（3）中钻具组合为铣锥+加重钻杆+钻杆+方钻杆，其中加重钻杆至少为10根。
3.根据权利要求1所述的一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，其特征在于：所述的步骤（4）的①中钻具组合为钻头、短型单弯螺杆、信号短节、地质导向系统、柔性短节系统、加重钻杆、普通钻杆和方钻杆，所述的短型单弯螺杆角度为1°-2°。
4.根据权利要求1所述的一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，其特征在于：所述的步骤（5）中的①中钻具组合为钻头、短型单弯螺杆、信号短节、地质导向系统、柔性短节系统、加重钻杆、普通钻杆、方钻杆，所述的短型单弯螺杆角度为1°-1.5°。
5.根据权利要求3或4所述的一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，其特征在于：所述的地质导向系统包括方位伽马、电阻率、井斜和方位。
6.根据权利要求1所述的一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，其特征在于：所述的步骤（6）中管串组合为浮鞋+套管+浮箍+套管+趾端滑套+n个套管+投球滑套+套管+悬挂器+送入工具，其中n≥10。
7.根据权利要求1所述的一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，其特征在于：所述的步骤（7）中压裂液拟采用减阻活性水，减阻剂采用在线添加方式，在人工井底-25米位置预置趾端滑套、-110米位置预置投球滑套分级改造压裂工具，压后48小时，变形砂固结后，开始放喷。
8.根据权利要求1所述的一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，其特征在于：所述的步骤（3）中开窗作业能在5-1/2”套管内开窗侧钻。
9.根据权利要求1所述的一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，其特征在于：所述的步骤（4）中造斜率范围为0.4°-1°/m。
10.根据权利要求1所述的一种煤层气井短靶前距水平井一体化的工艺方法，其特征在于：所述的步骤（5）中水平段长>200m。
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