注气欠平衡技术在煤层气单分支水平井钻井中应用,此文是一篇煤层气论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
煤层气论文参考文献：
摘 要：随着国家能源结构战略的调整,煤层气作为清洁能源的地位也得到了提升,煤层气开发进程逐步加快.随着进入煤层开发后期,储层压力下降,钻井过程中的井漏及储层保护等问题凸显,因此,注气欠平衡技术得到越来越广泛的应用.本文主要以沁水盆地东缘某区块为例,结合该煤层实际条件,详细介绍了注气欠平衡设备、工艺参数、作业流程等各项内容,并分析了注气欠平衡技术在煤层气钻井中的影响,为同类工程提供参考和借鉴.
关键词：注气欠平衡技术；煤层气；单分支水平井；钻井应用
0 引言
煤层气,俗称“瓦斯”,是煤矿事故多发的主要原因之一.通过地面抽采将煤层气加以利用,既实现了矿井作业安全,又促进了能源结构的调整；相比于以往的煤层气直井和U型井而言,单分支水平井具有占地面积少、钻井成本低、利于后期排采、经济效益高等特点,因此在近年来煤层气开发过程中越来越多的被采用,注气欠平衡技术也得到了更广泛的应用.
1 钻遇地层特点
该区块位于沁水盆地东缘,区内构造简单,整体上为一西倾的单斜构造.目标煤层为山西组3#煤层,钻遇地层由上至下依次为新生第四系（Q）；上二叠统上石盒子组（P2s）；下二叠统下石盒子组（P1x）、山西组（P1s）；缺失上二叠统石千峰组（P2sh）、中生界三叠系（T）、新生界第三系（N）.受开发过程中排水降压影响,目前3#煤层储层压力系数为0.2-0.6,煤层厚度在5-8米,含有1层夹矸,埋深300-350米.
2 井身结构
以某井为例,井型为单分支水平井,主要目的是及时获得煤储层物性参数,进而为该区域煤层开发提供相应的参考依据.该井目标层位3#煤层,煤层厚度6米,设计煤层段进尺1500米.
一开采用Φ311毫米钻头,下入Φ244.5×8.94毫米表层套管,固井水泥返至地面.二开采用φ215.9毫米的钻头钻至着陆点,下入φ177.8×8.05毫米技术套管,固井水泥返至地面.三开采用φ152.4毫米钻头钻至完钻井深,最终采用Φ89毫米玻璃钢筛管完井.
3 注气欠平衡技术
3.1 注气设备
和传统U型井注气采用洞穴井油管带封隔器的方式不同[1],单分支水平井采用气液同注的方式,即钻井液和压缩空气同时从钻机立管进入钻具水眼,经过钻头后进入井眼环空,井口装置需使用旋转防喷器.
进行实际作业时,使用一台空压机、一台增压机和生产注入系统配套设备,另需准备一套空压机和增压机备用.具体如表1所示.
3.2 工艺参数选择
经过分析发现[2],当环空注气压力一定时, 井底欠压值随钻井液排量的增大呈单调递增变化关系, 且环空注气量越大, 井底欠压值越小； 不同环空注气压力条件下, 在井底形成的欠平衡效果差异较大, 当环空注气量一定时, 环空注气压力越高、越接近煤储集层压力, 注气效果越好, 井底欠压值随钻井液排量变化越稳定.
为取得最好的欠压效果,同时考虑井壁稳定性,控制注气压力3～4MPa,注气量在20～30m3/min时,泥浆泵排量控制在13～15L/s,转速控制在40～60r/min,钻压控制在30～60kN.
3.3 现场应用
该井二开中完井深476米,安装井口后,组合钻具D152.4mm bit+D120mm Motor（1.5°）+Float Valve Sub+EM-MWD Assembly+ D89mmDP,钻水泥塞后循环清理水泥.
进入裸眼后,初始按照钻井液排量12L/s,气体排量14m3/min的参数试钻进,观察返砂、钻速、扭矩、马达等工作情况,无异常,逐步提高注气量至20m3/min,提高钻井液排量至14L/s,钻压40～50kN,转速50r/min,EM-MWD仪器监测环空ECD为0.65,观察振动筛处无明显井壁垮塌现象,说明当前参数选择得当.
若钻进过程中出现轻微的坍塌掉块,需采取控制钻速或提高泵排量方式,循环观察.也可进行划眼观察,划眼时要坚持“进一退二”的原则,防止卡钻；同时适当减少注气量.
接单根之前,循环活动钻具上提下放正常后、停止注气,当不含气的泥浆循环到上部钻具单流阀的底部,停泵、此时打开注气管线上的泄压阀卸掉供气管线的气体.立压为零,关闭节流阀,开始接单根.
接单根操作程序：循环→停止注气（开泄压阀） → 循环→上提钻具→停泵（停泵后立压为零）→关闭井眼环空（关节流阀）→卸扣→接单根→开节流阀→循环（注气）打磨接头→钻进.
接好单根后先开泵观察,建立循环并返出稳定后关住气体管线的泄压阀开始注气循环3min左右达到最佳气液比后恢复钻进.一旦停止钻进,就必须停止注气,之后再关泵.
该井最终完钻井深1950米,水平段进尺1479.2米,煤层钻遇率95.4%；在邻井采用清水钻进水平段期间,受区内断层影响,井下持续发生漏失,漏速约15～25m3/h.但该井水平段施工过程中,由于采用了注气欠平衡技术,未出现漏失情况,也进一步验证了该技术具有降低井底循环当量密度、防止井漏等作用.
4 投产效果
该井已经安装了射流泵及配套地面装置等排采设备,并正式投入到实际抽采作业中.数据显示,投产初期日产气量可达到14000m3,目前均衡产气量在8000m3,具有较强的市场发展潜力.由此可见,注气欠平衡技术能够有益于储层保护,对提高采收率、缩短回报周期有着一定的帮助.
5 结束语
沁水盆地属于高煤阶煤层,煤层质脆,割理发育,是煤层气富集区,储量较大,物性较好,是煤层气开发示范区块.单分支水平井凭借其自身优势,在该区块得到了成功应用,配合注气欠平衡技术,能够有效缓解水平段井下漏失、降低对煤层的污染.在施工前,应对注气工艺进行模拟分析,选取合适的施工参数；在施工过程中,需精细、平稳操作,降低压力激动给井壁稳定带来的影响.
结论：关于本文可作为相关专业煤层气论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文煤层气液化设备论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
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