雙分支水平井在綠塘煤礦瓦斯“先抽后采”示范項目上的應用

王令

摘?要：綠南02-9井是1口雙分支水平井，完鉆井深A：961m，B：1310m，水平段垂深247 m。為充分挖潛產量，在綠南02-9井開窗雙分支水平井。通過精心設計、組織與施工，綠南02-9H井僅用27.87d純鉆時間成功鉆完2個分支井段，累計裸眼長度1591 m。該井由北京龍祝能源科技有限公司自行設計、施工，無經驗可借鑒。綠南02區塊地層堅硬，鉆進時加壓困難，目的層薄，傾角變化明顯，施工時軌跡控制難度很大。通過轉盤鉆進與滑動鉆進相結合，控制鉆進參數、調整軌跡，防止井眼軌跡忽起忽落，為完井創造了良好的條件，該井是該地區第1雙分支水平井，為后續開發的雙分支水平井成功實施提供了豐富的經驗。

關鍵詞：分支水平井;軌跡控制;鉆具組合;參數

綠南02區塊構造揚子陸塊黔北隆起遵義斷拱落腳河向斜與維新背斜之間，主要目的層6中煤。綠南02-9井所屬區塊為山地，地層變化大。如果用水平井進行開發，則井眼太長，地質跟蹤困難，鉆井風險也相應增加。用水平井開發，煤層暴露段太短。為提高開發效率決定用雙分支水平井對該區塊進行開發。

綠南02-9H井開發目的層為6中煤，煤層埋深190-247m。設計綠南02-9A水平段入口方位308.5°，垂深242m，以傾角84.6°貫穿600-700m水平段，完鉆垂深242m;綠南02-9B水平段方位4°，傾角90.14°，垂深247m，水平段為900-1000m。根據開發目的煤層分布，井眼軌跡及套管程序，設計綠南02-9A井、綠南02-9B井的A點分別為340m、342m。

1、井身結構設計

應用井眼軌跡最優化設計方法，進行各分支井眼的剖面設計，表1、表2為該井2個分支井眼的剖面設計數據。

2、井眼軌跡控制

分支水平井由于需要側鉆，涉及窗口重入的問題，完井要求套管或尾管準確下到預定位置，相差0.1m都可能帶來意想不到的事故。因此要求鉆井施工時，井眼必須光滑延伸，管柱摩阻及扭矩必須相對較小。通過精心施工與科學地理論計算，確保了綠南02-9井F1分支與F2分支軌跡精度，達到了預期目的，完井管柱按設計下到位。

2.1 軌跡控制難點

（1）靶區窗口小，油層薄，每分支油層厚度均不足6 m，要求水平段軌跡上下誤差在1m內。井身質量要求嚴格，油層深度不確定性大，增加了軌跡控制難度。

（2）A分支油層構造有相當大的地層下傾，且下傾走勢明顯不同。入靶后130m，垂深由240m降至242m，垂深需降至247m。這對后續的軌跡控制提出了很高的要求。

（3）為追蹤油層，水平段大部分井段采用滑動鉆進。地層異常堅硬，施工中不易加上鉆壓，進尺非常緩慢，為預防黏卡，必須?；顒鱼@具，工具面經常變化，不僅影響鉆時，而且實鉆井眼有一定程度的波動。

2.2 軌跡控制措施

按井斜優先原則，將軌跡控制在設計軌道之上，在滿足軌跡控制要求的基礎上，盡可能提高機械鉆速。水平段施工中，鉆井工程要最大限度地滿足油藏工程要求。施工中主要采取如下措施：（1）造斜段使用1.5°或1.75°?120mm螺桿，對每1單根進行數據處理，根據入靶所需造斜率，確定定向或轉盤鉆進方式;（2）采用大尺寸螺桿，增加井眼凈化程度，提高鉆速;（3）定段做好短起下，維護井眼光滑與安全;（4）由于油層深度的不確定性，水平段鉆進使用1.5°或1.25°螺桿，通過轉盤鉆進與滑動鉆進相結合，以控制鉆進參數來調整井眼軌跡。

2.3 鉆具組合及鉆進參數

2.3.1 綠南02-9A井

（1）造斜段（0-340m），平均造斜率0.5（°）/m）。鉆具組合：?311mmPDC鉆頭+?197mm（1.5°或1.75°）螺桿+定位接頭+?127mm無磁鉆桿×2根+?127mm斜坡鉆桿×12根+?127mm加重鉆桿×12根+?127 mm鉆桿。

鉆井參數：鉆壓30～80kN，泵壓12MPa，排量14L/s，密度1.13g/cm3，黏度70s，失水4 mL。

（2）水平段（340-961）m，平均造斜率0.15（°）/m）。鉆具組合：?216mm鉆頭+?172mm（1.5°或1.25°）螺桿+MWD定位接頭+?1279mm無磁鉆桿×2根+?127mm斜坡鉆桿+?127mm加重鉆桿×2根+?127mm鉆桿。

鉆井參數：鉆壓60kN，泵壓13.5MPa，排量14.5L/s，密度1.14g/cm3，黏度50s，失水3.5 mL。

2.3.2 綠南02-9B 井

水平鉆進（342-1310m，造斜率0.3（°）/m）。鉆具組合：?216mmHA517鉆頭+1.25°螺桿+MWD定位接頭+?127mm無磁鉆桿×2根+?127mm斜坡鉆桿+?127mm加重鉆桿×12根+?127 mm鉆桿。

鉆井參數：鉆壓50kN，泵壓13.5MPa，排量14.5L/s，密度1.15g/cm3，黏度66s，失水7mL。

2.4 軌跡測量

測量儀器的使用直接關系著軌跡的精度、鉆井實效與施工效率。綠南02-9F1井與綠南02-9F2井施工中均是先用有線隨鉆測量，后用無線隨鉆測量（MWD）軌跡的方式鉆進。有線儀器零長為8m左右，而無線儀器零長為11m左右，測量時無法測出井底鉆頭處的參數。施工時，出窗口后2根為一米一測，之后每根測一值。實鉆中，進行井底預測與待鉆設計，利用經驗，將井底參數及下步施工方案做了精確分析，確保軌跡的光滑延伸與準確入靶。

3、實施效果

該井雙分支井眼光滑，起下摩阻最大 80 kN，完井管柱下入順利。綠南02-9A井煤層鉆遇率80%，綠南02-9B 井煤層鉆遇率82%以上，完全滿足了地質與完井要求。該井經過后期完井作業和壓裂，目前井口套壓02MPa，后期還可以通過調整參數實現增產。該地區同目的層井同時完成完井作業，目前還未起套壓，也未見明顯氣流。