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水平井新技术让中国煤海瓦斯利国利民-【新闻】

发布时间:2021-05-28 17:30:42 阅读: 来源:智能家居厂家

水平井新技术让中国“煤海”瓦斯利国利民

中国页岩气网讯:春节刚过,中国石油集团钻井工程技术研究院传来好消息,这个院完成的“煤层气钻井工程技术与装备”等3项科技成果获2013年度中国石油天然气集团公司科技进步奖一等奖。从提高采收率和经济效益考虑,“煤层气钻井工程技术与装备”的成果之一的水平井新技术或将成为煤层气开发的一种重要方式。

远距离穿针技术:让瓦斯从“魔鬼”变“天使”

现阶段我国煤层气开发中,直井占主导地位,未来煤层气开发将形成以水平井为主、直井为辅的模式。煤层气水平井开发模式主要包括U型水平井和多分支水平井,这两种水平井开发方式都必须由一对连通井组来完成:水平井控制较大采气面积,洞穴直井用来下入螺杆泵、有杆泵等设备排水采气,两井相距200米(多分支水平井)或1000米(U型水平井)。因此为了满足开采需要,必须使水平井在数百米的地下像“穿针”一样精确连通直井洞穴。

图为现场应用。  

与传统MWD方法相比,远距离穿针技术具有三大优点:一是磁源发射装置和钻头连接到一起,实现了近钻头测量;二是利用旋转磁场可实时测量钻头与目标靶点的相对距离和方向;三是旋转磁场能较大程度消除相关误差,提高钻头中靶率。远距离穿针技术被煤层气业内公认为21世纪的高新技术,也是衡量一个国家煤层气钻井技术水平的重要标志。

2011年以来,中国石油华北油田、陕西彬长煤矿、格瑞克煤层气公司、富地石油公司先后应用DRMTS煤层气水平井远距离穿针装备进行23井次的穿针试验与现场应用,均一次性完成两井连通任务。

在地下几百米深的煤层中,如同针穿线般精准,使相距200米甚至1公里的两口钻井在煤层中准确连通……突破了国内煤层气水平井钻井技术瓶颈,为我国低渗煤层气规模低成本开采提供了可能,有“矿井杀手”之称的瓦斯,有望从“魔鬼”变“天使”。

搭建煤层“水平软骨架”:稳定井筒通道路畅气顺

目前,在利用水平井进行煤层气开采时,裸眼完井是最主要的完井方式。由于我国大多为中高阶煤,煤岩机械力学强度低,在多年的开发实践中已明显暴露出,生产期容易发生煤层坍塌、煤粉产出而掩埋气、水通道,严重影响煤层气井单井产量,导致大多数水平井达不到设计产能指标,综合经济效益不理想。

将裸眼完井改为筛管完井是煤层气水平井完井的最佳选择之一。但假如采用金属套管(筛管)完井进行煤层气开采,则会为煤炭的后期开采留下一定困难:煤炭开采过程中“割煤机切割金属套管(筛管)可能引起火花”,潜在一定的安全隐患,这不符合采煤采气一体化政策和地方相关法律规定。因此,PE筛管完井是一种更合理的筛管完井方式选择。

我国煤层气井完井技术发展历程

PE筛管为非金属管材,较PVC等其他管材具有更高的耐压强度、安全系数、环刚度以及良好的抗应力开裂能力。PE筛管成本低,相比金属管材可大大降低煤层气井的开发成本;PE筛管为连续管型,运输方便,现场完井作业高效快捷。利用PE筛管对煤层水平段进行完井时,PE筛管能为煤粉、气、水三相流动提供畅通的通道;PE筛管能对煤层井壁进行支撑,防止煤层坍塌堵塞井眼,提高水平井的寿命;为了防止煤粉在井底大量沉淀和堆积,可利用下入的PE筛管进行间断性的洗井作业,确保井底畅通的煤层气渗流通道;此外PE筛管易拆除,便于今后的采煤,是先采气后采煤的适宜配套技术。

3年来,煤层气水平井PE筛管完井技术和装备,先后为中国石油华北油田、中联煤层气公司完成78井次共计700万米井段的现场施工应用,节约了投资成本并带来巨大潜在经济效益,赢得甲方认可。中联煤柳林区块一口井钻井施工中煤层坍塌严重,完钻后实施886米井段PE筛管完井作业,生产期间PE筛管防止了煤层坍塌堵塞井眼,稳定了煤层井壁,避免了煤层坍塌导致井眼报废的可能,共计节约修井费用420万元;预计这口井投产后还将获得1825万元的经济效益。

世界煤层气钻井技术发展历程

可循环微泡钻井:为煤层降压减负

我国煤层特殊的“三低”地质条件造成煤层钻井过程中易产生储层伤害,影响单井产量的提高,同时煤层气井钻井过程中易发生漏失现象,给钻井作业带来困难。

在煤层气井中采用近平衡和欠平衡钻井技术,可以减少外来流体中的固体颗粒对煤气层的损害,减少煤气层内部颗粒运移造成的损害,减少泥浆中黏土颗粒的水化膨胀堵塞孔隙,避免流体的不配性对煤层的损害等。近平衡和欠平衡技术在解决我国煤层特殊的“三低”特性所带来的开发问题上具有潜在的重要意义。

可循环微泡钻井技术的核心是可循环微泡钻井液体系,由于这一体系的密度易于通过处理剂来调节,能实现欠平衡和近平衡两种状态的钻进作业,同时体系中的微泡能够对煤层的裂隙进行封堵,提高井筒的承压能力,降低漏失发生的风险。通过室内实验及现场应用表明,可循环微泡钻井液体系具有以下特点:与地层流体的配伍性较好;对漏失地层具有较好的封堵效果;悬浮携带岩屑能力较强;加重材料兼容好,便于现场密度调节;配制维护处理无需特殊设备,施工方便;减少井下复杂,缩短钻井周期;自动降解,环境友好。

2009年至2012年,可循环微泡钻井技术在鄂尔多斯及沁水盆地共完成1922口煤层气井的现场试验与应用,不但较好地解决煤层气井钻井过程中的漏失问题,而且在一定程度上保护煤储层,有利于提高单井产能。

2012年5月,可循环微泡钻井技术在陕西省彬县DFS-02-H2煤层气井应用中取得良好效果,顺利钻过1074米左右的严重漏失段,且在后期煤层气排采中取得高产,这口井产气量是邻井的近10倍。

可循环微泡钻井技术经过3年多的现场试验与应用,现场工艺已经比较成熟,在防漏、堵漏方面效果显著,同时在保护储层方面也有很大潜力,假以时日或将成为解决煤层气井漏失、减少煤储层伤害的有力技术措施。

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