[00803820]煤层气水平井成井技术

项目属于“油气田井开发工程”领域。煤层气是一种优质清洁能源，水平井是国内外煤层气开发的主要井型。中国煤层气资源丰富，但煤层气规模开发起步较晚。由于中国煤层的特殊性，"十一五"期间完钻的煤层多分支水平井整体上没有达到预期目标。自2011年以来，华北油田公司针对中国高阶煤的地质特点，在借鉴国外成功经验的基础上，按照"引进、消化、吸收、创新、集成"的工作思路，产学研用联合攻关，在煤层气水平井稳定成井技术方面取得了重大突破。创新性提出"主支疏通、分支控面、脉支增产"的水平井设计理念，首创煤层气仿树形水平井新井型。仿树形水平井将主支建在煤层顶板或底板，分支由主支侧钻进入煤层，再从分支侧钻若干脉支。主支是"树干"，是汇聚各分支、脉支产气的主通道；分支是"树枝"，通过分支的延伸控制产气解析面积；脉支是"树叶"，若干脉支在煤层内造孔，是煤层气解析的主要来源。一个主支与若干分支、以及每个分支上的若干脉支，构成了主支长期稳定并可监测和重入维护的仿树形多分支水平井排采系统。试验井（郑试1平-5H）于2013年5月20日完钻，总进尺12288m，有13个分支，26个脉支，煤层进尺9408m，实现了单井万米进尺无事故。该井日产气已达12000方，且呈稳定上升趋势，是周围直井最高产气量的12倍以上，是本井周围23口直井产气量之和的5.9倍。发明了一种地面抽排煤层气的布井方法。首次提出指导煤层气水平井井型设计的"一势三场"理论，充分利用煤层中水的"重力势能"，根据煤层中的重力场（有利于煤层水的排出）、地应力场（煤层中的割理、裂缝方向取决于古地应力方向）、水动力场（人工抽排产生压降漏斗）的分布特征，结合煤储层构造形态，以及多分支水平井、U型水平井、直井（丛式井）的钻井工艺特点，合理选择井型，部署井网，提高地面抽排煤层气效果。发明了一种煤层气水平井轨迹控制方法。该方法有效消除了煤层气水平井钻井中井眼轨迹起伏变化形成的"U"形管效应，提高了煤层钻遇率，降低了水平井轨迹控制成本。同时，该方法能够保持井眼轨迹平滑，降低钻进磨阻，利于安全钻井施工。现场应用65口井，水平井导向成本降低15%，煤层钻遇率由应用前的81%提高到92%。发明了一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统。该系统解决了单斜构造的煤层气开发中，工艺井与排采井之间的井段无法钻水平井分支，造成这部分资源无法控制的问题。同时，具有多井共排、分段监测功能。项目取得发明专利授权4项，实用新型3项，计算机软件著作权证书3项，出版专著1部，发表论文7篇。该成果有效解决了中国煤层气多分支水平井开发中主井眼坍塌的技术瓶颈，推动了中国煤层气水平井钻井技术的进步，大幅度降低了钻井成本。2013-2015年在山西沁水盆地煤层气开发中应用22口井，节约钻井投资4090万元，随着该成果的规模应用，其经济效益将更加显著。经专家鉴定，项目成果总体技术达到国际先进水平。