复杂煤体结构煤储层水平井复合管柱完井方法研究

针对煤体结构破坏变形程度差异性与物理特征非均质性强,水平井眼钻遇煤储层的煤体结构复杂,单井完井与增产技术方法单一等问题,为了实现水平井分段完井与适应性增产,提出了复杂煤体结构煤储层水平井复合管柱完井技术,设计了外层套管与筛管复合完井管柱、内层作业油管柱与配套分段完井工具,完善了双管柱受力和相关水力计算模型。在山西省阳泉地区15号煤层开展了复合管柱完井现场试验:将长度为659.5 m的复合管柱下入水平井中至1591 m井深,煤层水平井眼被封隔为4段,采用双管柱结构完成了水力循环解除管柱遇阻、洗井、胀封管外封隔器及煤层分段完井等作业环节的现场测试。基于该试验水平井的工程数据,采用有限差分法计算了双管柱受力,并进行了相关水力计算,结果表明:内层管柱增加了完井管柱下入过程中的侧向力,井下管柱与井壁之间的摩擦阻力增加了5642.75 N。喷头压降与内层管柱水力循环压耗是影响井下双管柱水力循环压耗的主要因素,双管柱下入过程中水力循环排量控制在16~20 L/s,以清除井眼内固相颗粒及维持井壁稳定;洗井作业时排量提升至20~24 L/s,以消除井壁煤层的钻井液伤害。通过研究与现场试验,证明了煤层气水平井复合管柱完井技术具有先进性和可行性,为复杂煤体结构煤储层水平井多样化与适应性增产改造工程提供了可靠的作业基础。

沁水盆地深部复杂结构煤储层钻完井及压裂工艺研究

为了探求适于深部复杂结构的煤储层中煤层气高效开发工艺,以沁水盆地柿庄北区块为例,基于水源钻机定向井组开发过程中,实施的PDC钻头+螺杆钻技术、低固相聚合物钻井液、煤层段“低排量、低转速、低泵压”钻进、小井组同步水力波及压裂等工艺实践,探讨了构造复杂的深部煤层钻进过程中,引起井内煤壁段坍塌的主要因素,优化了钻完井、水力压裂工艺参数。研究表明钻井液入侵与压力波动是影响煤壁垮塌的主要原因,分段钻井液性能和煤层段最佳钻进参数:钻压20~30kN,转速25~30r/min,排量16~18L/s;采用小井组同步水力波及压裂工艺可以形成有效的裂缝延伸,有效裂缝长度为250~350m。研究认为,施工至复杂煤体结构的煤层段时在调整好钻井液性能的基础上,采用“低转速、低泵压、低排量”平稳钻进,且可根据井距采用单井压裂+同步水力波及压裂的组合施工,以获得最佳的压裂效果。