随着科学技术的迅速发展,钻井技术也在不断完善,许多新型钻井技术不断被研发出来,并在实际应用过程中作出了突出贡献,U型井钻完井工艺就是其中的一种。
1 U型井
一般情况下,U型井主要由一口定向水平井以及一口洞穴直井构成,因为在水平段的靶点末端,水平井直接连通洞穴直井,因此,定向水平井、洞穴直井就形成了一个井筒结构,且呈“U”字形,业界形象地称其为U型井。U型井的结构简图如图1所示。
2 煤层气U型井钻完井工艺
本研究以某工程为例,对煤层气U型井钻完井工艺进行分析与探讨。该工程规划设计一U型井井组,在规划设计中,先钻一口直井,垂深为685米,在钻入煤层底板下50米处即可完成钻进,直井井口与水平井井口之间的距离为621米,在煤层、煤层顶板内下入玻璃钢套管1根。待177.8毫米套管完成固井之后,将造穴工具下入,把煤层顶板的水泥环、玻璃钢套管破碎,保证洞穴孔径在500毫米之上。所使用的钻井设备主要有ZJ20型钻机、F800型泥浆泵、12V190型柴油机、12V135型柴油机、XRXS1275型空压机以及两个发电机组,分别为120GF、800GF。
2.1 直井钻完井工艺
2.1.1 直井钻井工艺
首先,一开井段。利用直径φ311.15毫米的钻头进行钻进,将基岩风化带钻穿15米之后,将表层套管下入,表层套管直径φ244.5毫米,地表疏松层进行封固,实现固井之后,把水泥返至地面。其次,二开井段。利用直径φ215.9毫米的钻头进行钻进,在钻穿至目的煤层底界下50米为止,即可完钻。
2.1.2 直井完井工艺
将直径φ177.8毫米的生产套管下入直井,并在煤层段将1直径φ177.8毫米的玻璃钢套管下入,之后注水泥,并封固至地面。在完井时,将专用的套管锻铣工具下入煤层段,对玻璃钢套管进行锻铣,尽可能地接近煤层顶板,在煤层进行扩孔造穴,之后洞穴直井即可完井,其直径为500毫米,应尽可能地使洞穴高度等同于直井煤层厚度。造穴结束之后,把压裂砂投入直井,直至压裂砂高于洞穴顶面为止,并在砂面上注入水泥,之后进行打塞,水泥的高度高于砂面50米,以确保之后的水平井固井、水平井压裂等作业能够顺利进行。
2.2 水平井钻完井
在进行水平井钻进之前,必须对目的煤层、煤层顶板的基础构造有一个准确的了解与掌握,需要明确的主要有地层的倾向、倾角、展布以及断层、褶皱的分布等,确定所选区域能够满足水平井施工的要求。
2.2.1 水平井钻井工艺
首先,一开井段。利用牙轮钻头进行钻进,直径φ444.5毫米,将基岩风化带钻穿15米之后,再把表层套管下入,表层套管直径φ339.7毫米,对地表疏松层进行封固,将表层套管下入的主要目的是完成固井,固井完成之后把水泥返至地面。其次,二开井段。利用牙轮钻头进行钻进,直径φ311.15毫米,在钻到造斜点之后,换为井下钻具继续进行钻进,将φ197毫米单弯螺杆、随钻定向仪器下入,钻进至煤层顶板内、接近煤层最大井斜着陆点之后,将技术套管下入,套管直径φ244.5毫米,使用套管进行固井,并注入水泥将井段封固起来,然后把水泥返至地面。最后,三开水平段,利用PDC钻头或者是牙轮钻头进行钻进,牙轮钻头直径φ311.15毫米,之后再换用钻铤(φ165毫米)、单弯螺杆(φ165毫米)、无磁承压钻杆(φ165毫米)等进行钻进,钻到至完钻90米处为止,起钻水平井,并将强磁仪器下入,与此同时将信号接收探管下入直井内,缓慢地进行调整,将剩余井段钻完。在直井、水平井连通之后,水平井需要向前继续钻进2到3米,进行大排量循环,之后完钻。采取钻具输送方式对水平井进行测井,保障全井段测井完成。
2.2.2 水平井下套管
U型井水平井一般会在煤层进行钻进,多采用割缝衬管完井、裸眼完井方式,本工程的U型井水平井主要沿煤层顶板进行钻进,因此,再用的使套管完井方式。
在测井完成之后,将生产套管下入,在下套管的过程中,在其上安装扶正器,保证套管始终保持居中,与此同时,还要尽量减少井壁、套管间的摩阻,这就需要综合应用弹性扶正器、刚性扶正器。
2.2.3 水平井固井完井工艺
在以往的煤层气U型井钻完井工艺中,很少进行固井,本工程应用G级石油水泥,首先将低密度水泥浆当作前置液,再依次注入低密度水泥浆与高密度水泥浆,完成固井之后,将水泥返至地面,完成了对全井段的封固,从而有效提高了井身质量。
3 结语
综上,U型井能够通过优化钻具组合与井身结构、调整钻井参数,从而有效控制井眼轨迹,U型井钻完井工艺在保证质量达标的同时,也为接下来的压裂排采奠定了良好的基础,应用U型井钻完井工艺,有利于使煤层气井的单井产量得到有效提高。
摘要：U型井主要应用于煤层气开采过程中,由一口直井、一口或多口水平井构成,可以在煤层或者是煤层顶板、底板使直井与水平井连通,一般情况下,水平井沿煤层钻进,一般采用的是割缝衬管完井、裸眼完井方式,水平段一般煤层顶、底板进行钻进,多采用固井完井方式、套管完井方式完成施工。本篇论文主要对煤层气U型井钻完井工艺进行了分析与探讨。
关键词：煤层气,U型井,钻完井工艺
参考文献
[1] 王立峰,李亚辉.煤层气U型井钻完井工艺探讨[J].河南科技,2013,18:39-40.
[2] 王洪亮.煤层气V型井套管完井固井工艺探索[J].中国石油和化工标准与质量,2014,08:107-108.