煤層氣多分支水平井技術在ZP05-1H井的應用

譚勇志

（渤海鉆探定向井技術服務分公司,天津市 062552）

1 ZP05-1H井鉆井工藝概況

ZP05-1H井多分支水平井工藝集成了連通工藝、充氣欠平衡、地質導向技術等許多現代先進鉆井技術，是一項技術含量高、涉及多家專業服務隊伍的系統工程。整個施工過程中動用了許多新式的工具和儀器，例如用于兩井連通的電磁測量裝置、小尺寸的地質導向工具、欠平衡相關裝備等。ZP05-1H井組由兩口井組成，即洞穴井和多分支水平井。該井的施工順序為：首先鉆洞穴井并在其井底煤層段造一符合現場要求的洞穴，接著開始多分支水平井的鉆進，采用近鉆頭電磁測距的方法將兩井連通，最后完成煤層中的主水平井眼和多個分支井眼。

2 二開上直段及定向段施工概況

2.1 二開上直段的監測與控制井眼軌跡技術

（1)為了有效的監測二開上直段井眼軌跡，確保優質的井身質量，二開施工采用大鐘擺鉆具，使用MWD進行跟蹤監測，ZP05-1H井于2010年5月25日22:00二開，鉆具組合如下：

￠215.9mm鉆頭+雙母接頭+循環接頭(MWD)+￠165mmNDc×2根 +￠214mm扶正器 +￠165mmLDc×7根+￠127mmWDp×24根 +￠127mm Dp。

鉆進至井深142.5米，發現井斜和方位不符合定向施工要求，及時起鉆，更換鉆具組合進行軌跡控制，將實鉆位移控制在設計方位的反方向，井斜控制在1～2°之內，走反向位移，增加與連通點的位移長度，便于下一步施工。鉆具組合如下：

鉆具結構：￠215.9mm鉆頭+￠172mm×（1°）可調單彎螺桿 +循環接頭(MWD)+￠165mmNDc×2根+ ￠165mmLDc×7根 +￠127mmWDp×24根 +￠127mm Dp。

（2)鉆井參數控制

鉆進參數：鉆壓：50～80kN；排量：25～28l/s；泵壓：5MPa；

根據現場的實際情況，及時調整鉆井參數，必要時采取吊打方式，輕壓鉆進。

（3)造斜點的選擇

綜合多點與MWD測斜數據，根據實鉆井眼軌跡，預測井底并做待鉆設計，確定井深605米為造斜點深度。

5月31日直井段鉆進至井深570后起鉆下入增斜鉆具復合鉆進調整至605米開始定向鉆進。

2.2 造斜段井眼軌跡控制與著陸點選擇

(1)造斜段施工措施

根據設計造斜率11°/30m，下入可調式單彎2°，使下入的造斜工具原則上高于設計造斜率20﹪。鉆具結構：￠215.9mm鉆頭 +￠172mm×（2°）可調單彎螺桿 +循環接頭(MWD)+￠127mmNDP×2根 +￠127mmWDp×24根+￠127mm Dp。

(2)著陸點的確定與連通前的準備

依據鄰井的施工經驗，ZP05-1H井著陸點井斜控制在86-88°之間，靶前位移控制在60-65m，在實際施工中隨著軌跡的變化做好待鉆設計，確保連通之前有足夠的調整井段。

為了準確確定著陸點，定向井施工人員密切配合地質施工人員做好工作，為地質人員提供需要井斜、方位、垂深等數據，要求地質施工人員提供著陸點的垂深，并以書面的形式下達技術指令。

施工過程中，定向井工程師及時掌握下入井內的工具控制軌跡的能力，做到精確預測井底的軌跡參數，精確控制井眼軌跡。

6月3日定向鉆進至井深823米鉆達錄井提供的著陸點垂深，二開完鉆。

3 分支井水平段的施工工藝

選擇下井螺桿的思路和方法：首先考慮鉆井工藝要求：井眼尺寸、鉆井排量、井底溫度、鉆頭轉速、水眼壓降、造斜率及鉆井液類型，從而具體確定導向螺桿鉆具的結構和工作參數，并確定所需的型號和規格。

鉆具結構：￠152.4mm鉆頭+￠120.7mm單彎螺桿（1.5°）+浮閥+循環接頭(MWD+伽 馬)+ ￠88.9mmNWDp×1根 +￠88.9mmDp×93根

在主井眼的鉆進過程中，定向井工程師詳細記錄每個單根的施工過程以及測斜記錄，計算造斜工具的造斜率，并為選擇合適的側鉆點提供依據。

側鉆點的選擇、懸空側鉆分支控制方法：側鉆點選擇的地層要比較穩定，井徑規則，全角變化率小的井段。側鉆點確定后，將工具面擺至主井眼方位左右，保持工具面不變，開泵慢慢上提下放鉆具6-8米，劃槽3-5次，以利于側鉆成功；將鉆頭放置側鉆點，工具面放在90～120°開始控制鉆時進行側鉆，前1米控制鉆時在2m/h，2-3m控制鉆時在3m/h，4-6m控制鉆時在4m/h，7-9m控制鉆時在5m/h，工具面逐漸向分支方向轉變，10-14m控制鉆時在6-10m/h，然后加鉆壓20-40KN調整工具面按設計方位正常鉆進。

4 取得的經驗與成果

1 井身結構和井眼軌跡得到優化。根據設計最高造斜率11°/30m，選擇可調式馬達2°-2.25之間，使下入的造斜工具原則上高于設計造斜率20﹪。二開井眼軌跡設計與控制就描準連通點，技術套管下深兼顧3號煤層，這一優化在ZP05-1H井實施取得較好效果，井眼軌跡平滑，技術套管垂深距3號煤頂0.75米。

2 采用幾何導向方法，穿針以煤層地質導向為主改為幾何導向為主。鉆達地質技術人員提供的著陸點垂深，著陸點井斜控制在81-83°之間，靶前位移控制在60-65m，確保連通之前有足夠的調整井段，這一優化方案在鄭平05-1H井實施取得較好效果，連通一次成功，。

3 通過對海藍MWD儀器的成功改進，解決了海藍儀器水平段脫鍵問題.解決了海藍MWD儀器不能打撈的缺點，ZP05-1H井三開水平段下入可打撈儀器，在發生卡鉆事故后，成功打撈出落井儀器，減少了事故損失。

4 初步形成監測和處理煤層垮塌的措施。通過認真總結分析2次卡鉆事故原因，結合以前的施工經驗，從盡早發現垮塌現象，盡快采取相應措施入手，制定了針對性管理、技術、操作措施，減少了垮塌卡鉆事故的發生。

結論

1、由于煤層承壓強度低，技術套管一定不能下到煤層中，防止固井時將煤層壓裂，導致后續鉆進過程中的井壁坍塌。

2、煤層氣鉆井施工最關鍵技術之一是地質導向，地質導向是否準確，使用方向伽瑪是必要的手段，應加大資金投入購置EMWD測量儀器。

3、完善充氣欠平衡工藝，解決注意壓力波動大的問題、防止煤屑憋堵造成卡鉆。

4、深入研究煤層垮塌原因，對如何預防垮塌和提高攜巖能力進行技術攻關。

[1]鄭毅等.中國煤層氣鉆井完井技術發展現狀及發展方向[N].石油學報.2002(3)