深部煤层气水平井钻完井工艺优化研究.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2024 年 01 月 20 日 作者简介:李祥(1985),男,汉族,湖北监利人,本科,副高级,研究方向为煤及煤层气勘探开发。-87-深部煤层气水平井钻完井工艺优化研究 李 祥 乌鲁木齐市沙依巴克区西山东街,新疆 乌鲁木齐 830099 摘要:摘要:对于提高开采效率,保证井眼稳定,降低成本,深部煤层气水平井钻完井工艺优化研究意义重大。从井型选择、井身结构优化、钻具组合、井液系统、完井方式等五个方面进行了系统的分析和总结。在井型选择上,能最大限度地提高井眼通透率,保证煤层内井筒覆盖有效,井型选择科学合理。通过套管的合理配置和井身结构的设计,确保井眼稳定完
2、整,降低井眼坍塌风险,是井身结构优化的关键。优化钻具组合可以通过钻头、扩孔器等设备的合理选择,减少钻井过程中的阻力,提高钻速,从而有助于提高钻井效率,降低成本。对于钻探液态系统的优化,通过对液态性质的调整,降低井眼坍塌的危险性,提高作业效率。最后,优化完井方式,保证井眼完整,稳定安装井下设备,为煤层气长年开采打下可靠基础。关键词:关键词:深部煤层气;水平井;钻完井;工艺优化 中图分类号:中图分类号:TE243 0 引言 深部煤层气水平井的钻完井工艺,直接关系采收率和经济效益,在煤层气开发中占有关键地位。对井型选择、井身结构、钻具组合等方面的优化原则进行了系统的探讨,以提高深部水平井的建井质量。
3、对这些方面进行深入研究分析,既有利于解决钻完深部水平井的现实问题,又能为高效稳定地开采煤层气提供科学依据。通过优化这些关键环节,为实现深部煤层气可持续发展奠定基础,更好地应对复杂多变的地质条件,提高钻井效率,降低工程风险。1 深部煤层气水平井钻完井工艺概述 煤层气开发的关键环节之一深部煤层气水平井钻完工艺的成功实施,对生产能力和采收率有着直接的影响。一是钻探位置确定后,为保证水平井的走向和倾角达到煤层气生产能力的最佳开采要求,需要进行井眼定向设计。随后进行了包括建井、调试设备、装配钻具在内的钻探前准备工作,以保证整个钻探系统运转正常。进入正式钻探阶段后,首先进行钻探立井,也就是在竖段内完成套筒
4、下套、水泥封固等作业,保证井筒稳固,井壁完好。下一步,实施水平段钻探定向钻探技术,通过调整钻头方向,控制井眼走向和倾角,使其逐步进入目标煤层,通过钻头方向的调整,使井眼向下倾斜。在这一过程中,要求对井下情况进行严密监测,对钻探参数进行及时调整,做到井眼稳、方向准。水平段钻探一旦完成,还需进行包括下放套管、注入水泥等在内的固井工作,以防止井壁垮塌,保证井眼整体性,提高井筒承重能力。随后进行了包括安装油管、吊装设备在内的井筒完井作业,使井筒形成了一个完整的体系。最后进行井下设备的产能测试和调试工作,以保证符合预期生产要求的水平井。2 深部煤层气水平井钻完井工艺存在的问题 2.1 井眼稳定性问题 钻
5、井和完井过程中经常遇到的挑战之一就是深部水平井的井眼稳定性问题。由于水平井井眼比较长,容易出现井眼不稳定的情况,受地层差异和构造复杂的影响比较显著。井壁塌陷、井筒变形等问题,就是这种不稳定的主要表现。一是在地质条件变化较大的地段可能发生井壁塌陷,造成井眼周边岩层不稳定,形成塌陷物,给井下作业设备的正常运转带来麻烦。二是井下设备通过难度加大,可能是地层差异造成,造成井眼形状不规则。这种变形不仅使井内作业环境变得复杂,而且可能对整个煤层气开采的安全和效率造成损害,比如井下的仪器和管柱。2.2 定向控制难度 在深部煤层气水平井钻探中出现的定向操纵问题,在技术上具有挑战性。定向调控的难度明显加大,因为
6、煤层气水平井需要在地下复杂的地层条件下开展。一是地层变化既有横向差异,也可能涉及纵向不均,复杂中国科技期刊数据库 工业 A-88-了精确定位钻探方向。二是对井眼定向稳定性构成挑战的断层、褶皱等地层中可能存在各种复杂构造,容易造成定向控制偏差。由于这些困难,很容易造成井眼偏离目标煤层,进入非煤层岩石中,从而影响也影响到井的经济利益。2.3 固井质量难以保障 在固井工作中,水泥浆体在流动过程中受到不均匀流体力学的影响,很难形成均匀牢固的水泥环,因为水平井的井深较大,且井眼曲率较高。这种流体的不均匀可能造成井眼内水泥浆分布不均,形成局部的弱点,使整体封固的强度和稳定性都会因此而降低。其次,可能造成水
7、泥浆流动障碍的形状和位置也对固井质量提出了挑战。此障碍可能造成井眼周围的水泥不能完全填满而形成完整的密封。因此,在水平井中,固井质量的不稳定性可能会表现为密封效果不佳,从而对井筒整体的固定性产生影响。2.4 井下作业环境恶劣 深部煤层气水平井的井下作业环境往往处于井下较深的位置,因而表现出较为恶劣的特征,在井下作业环境中,煤层气水平井的井下作业环境经常处于井下较深的位置。首先,井下温度可能更高,对设备和操作人员的挑战也很大,高温是一个显著的问题。高温环境可能会造成设备过热,润滑油性能下降,从而使设备发生故障的几率增大。其次,压力大也是大家普遍关心的另一个问题。深部井下地层受压较大,对井下设备的
8、密封性、承载力等方面的要求可能会更高一些。高压环境对作业人员的安全造成了潜在的威胁,不仅增加了设备损坏的危险。另外,井下作业面临的挑战之一就是高硫环境。深部煤层可能含有较高浓度的硫化氢等有害气体,对设备和操作人员的腐蚀性提出了额外的考验,需要采取相应的措施确保设备稳定和操作人员安全,因此,对设备和操作人员的腐蚀性要求较高,3 深部煤层气水平井钻完井工艺优化原则 3.1 定向井眼设计与控制原则 在深部煤层气水平井的开发中,定向井眼设计与控制是必不可少的一环。一是在设计水平井时,必须综合考虑地质特征,如地层结构、煤层气分布等,对井眼的走向、倾角进行科学合理的测定。这就需要对地质勘探资料进行综合考量
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