中石油鉆井院煤層氣技術介紹

1、-1-,中國石油集團鉆井工程技術研究院,二一三年三月,煤層氣鉆井新技術與應用,-2-,匯 報 內(nèi) 容,一、煤層氣工程研究所基本情況 二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術 三、drpe篩管完井技術與裝備 四、煤層氣鉆井工程實驗評價技術 五、結(jié)束語,定位：致力于煤層氣工程特色技術的研發(fā)與服務，形成國內(nèi)一流、國際領先的煤層氣鉆完井技術技術系列。 職責： 煤層氣鉆完井技術及專用工具研究 中石油煤層氣鉆井業(yè)務支持與服務 煤層氣鉆井技術發(fā)展規(guī)劃,煤層氣工程研究所是國內(nèi)唯一以煤層氣鉆井工程技術作為研究對象的科研單位；擁有的煤層氣鉆井完井技術是中石油鉆井院十大特色技術之一。,一、單位基本情況,1993年起開

2、始介入煤層氣現(xiàn)場試驗，進行煤層氣鉆井技術的前期研究; 1994年負責完成了湖南冷試1井、江西曲試1井兩口煤層氣試驗井的鉆井完井設計及現(xiàn)場技術管理工作，為美國菲利普斯公司提供了煤層傷害評價服務; 1996-2006年負責完成了中石油煤層氣項目經(jīng)理部30多口試驗井、2口水平分支井的鉆完井工程設計、現(xiàn)場監(jiān)督和現(xiàn)場跟蹤研究工作： 2006年，負責完成了樊莊地區(qū)3#煤層100口開發(fā)直井的區(qū)塊技術服務與監(jiān)理工作; 2009年獨立設計、組織實施了鄭平1-1多分支水平井； 2008至現(xiàn)在，承擔了煤層氣相關的國家重大專項、股份公司專項、海外專項等課題攻關，開發(fā)出了drmts-ii穿針工具和drpe篩管完井等技術

3、。,1、發(fā)展歷程,一、單位基本情況,煤層氣鉆井完井設計、跟蹤研究、區(qū)塊監(jiān)理工作 煤層氣水平井鉆井工程現(xiàn)場實施技術（具備工程總包能力） 水平井遠距離穿針技術服務 煤層氣篩管完井技術 煤層氣欠平衡鉆井技術 煤層氣鉆完井工程實驗評價技術 煤層氣繩索取心工藝技術服務,一、單位基本情況,6,擁有獨立開發(fā)的煤層氣多分支井優(yōu)化設計、欠平衡設計、欠平衡鉆井風險評估三套軟件，并取得集團公司煤層氣鉆井設計資質(zhì)證書,一、單位基本情況,-7-,匯 報 內(nèi) 容,一、煤層氣工程研究所基本情況 二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術 三、drpe篩管完井技術與裝備 四、煤層氣鉆井工程實驗評價技術 五、結(jié)束語,水平井/多分支

4、井是煤層氣的高效開采方式，而遠距離穿針（對接）技術是煤層氣水平井/多分支井開發(fā)的關鍵技術之一，該技術長期被外國公司壟斷，嚴重制約了我國煤層氣低成本規(guī)模開發(fā)。,r,鉆進方向,洞穴,磁發(fā)射裝置,探管,穿針目標：引導煤層氣水平井與排采直井連通。 工藝流程：水平井下入磁發(fā)射裝置，洞穴直井下入測量探管；通過穿針裝備實時測量鉆頭與洞穴的相對位置關系，然后為定向鉆井提供精確靶點。,二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術,-8-,2008年國家油氣重大專項將穿針裝備其列為“10大裝備之一”進行攻關研究；通過“十一五”后三年的技術攻關，研制出drmts遠距離穿針裝備 ； 該裝備具有點對點精確定位導向能力，可完成

5、煤層氣水平井與排采直井玻璃鋼套管連通作業(yè)；與國外儀器相比，具備近距離測量和立體導向優(yōu)勢。,4、無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),水平井,形成旋轉(zhuǎn)磁場,1、drmts磁發(fā)射裝置,1、drmts測量探管,鉆頭與探管相對位置關系,螺桿及l(fā)wd,磁信號通過電纜上傳,洞穴井,3、drmts地面工控系統(tǒng),5、磁信號解釋處理中心,-9-,二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術,-10-,點對點連通玻璃鋼技術核心,測量范圍：drmts-ii設備探測范圍為801米；國外rmrs為705米。 立體測量：測量井斜偏差、鋼套管位置磁性標定；40米以內(nèi)定位測量精度達到厘米級別。,二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術,具體技術指標達到

6、國際領先水平，滿足工業(yè)應用要求,-11-,二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術,2012年5月19日中央電視臺宣傳了該技術成果。 主流報刊光明日報、科技日報、經(jīng)濟日報等9家媒體在主力版面發(fā)表文章，宣傳這一科技進步成果。 新華網(wǎng)、人民網(wǎng)等共有41家網(wǎng)站進行了轉(zhuǎn)載報道。,2011年11月drmts-1穿針裝備通過了集團公司組織的鑒定評審。 2011年12月8日參加了集團公司十大利器發(fā)布會，標志著中石油成為第二家掌握該技術的公司。,產(chǎn)品發(fā)布與鑒定,媒體報道,-12-,二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術,drmts穿針裝備推廣應用,2012年1月至12月，drmts型穿針裝備共完成13井次的穿針

7、技術服務，其中三次直接連通玻璃鋼套管，一次連通作業(yè)成功率達到100%； 該產(chǎn)品已在我國沁水盆地、鄂爾多斯盆地等主要煤層氣區(qū)塊得到廣泛應用，性能指標得到了用戶的肯定和贊譽。,-13-,二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術,典型案例：鄭試平6h井,落魚,洞穴,7 鋼套管,7 玻璃鋼套管,3米,1、靶區(qū)范圍由原來的0.54米矩形靶縮小至點靶 2、且連通段地層位于頂板泥巖中，側(cè)鉆補救難度大 3、憋壓連通等措施成功可能性很小,靶點,-14-,二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術,典型案例：鄭試平6h井,在我院穿針作業(yè)服務團隊和渤海鉆探第四鉆井公司的通力協(xié)作和配合下，一次性圓滿完成了該井玻璃鋼連通任務

8、。,-15-,二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術,典型案例：柳林煤層氣區(qū)塊fl-h13-l,為解決直井洞穴垮塌問題，富地石油公司在fl-h13-l井未造洞穴，直接連通玻璃鋼套管； 在我院穿針作業(yè)服務團隊和陜西龍門天地煤層氣技術工程有限公司的通力協(xié)作和配合下，一次性圓滿完成了該井玻璃鋼連通任務,-16-,目前富地石油公司已放棄直井造穴工藝，全面推廣“點對點”連通玻璃鋼技術！,二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術,二開8-1/2 井眼下入6-1/2 磁源發(fā)射裝置引導，完成復雜地層段的鉆進，然后下套管；三開采用4-3/4 磁源發(fā)射裝置再次進行引導，最終實現(xiàn)兩井連通。,6-1/2磁源發(fā)射裝置,磁

9、測量探管,二開井段drmts穿針裝備引導至距離直井310米，下套管封堵連通點前不穩(wěn)定煤層,-17-,典型案例：復合穿針工藝,二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術,典型案例：zp4-10井,該井位于山西省沁水盆地鄭莊區(qū)塊，由在井斜70度時鉆遇煤層，井眼軌跡將穿越3#煤層底部的粉煤，因此決定采用“二開預連通+三開連通”的復合連通模式進行導向鉆進； drmts-i穿針工具在8-1/2 井眼距離洞穴80米開始精確定位導向，并引導至距離洞穴22米處，方位偏差0.6度； 三開采用4-3/4磁源發(fā)射裝置進行磁導向，在距離洞穴1.5米處結(jié)束導向作業(yè)，方位偏差2.1度，繼續(xù)鉆進1.4米后實現(xiàn)兩井連通作業(yè)。,不

10、穩(wěn)定粉煤段,二開套管鞋,洞穴直井,-18-,二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術,-19-,匯 報 內(nèi) 容,一、煤層氣工程研究所基本情況 二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術 三、drpe篩管完井技術與裝備 四、煤層氣鉆井工程實驗評價技術 五、結(jié)束語,三、drpe篩管完井技術與裝備,-20-,針對我國煤層易垮塌及產(chǎn)出煤粉等特點，鉆井研究院研制完成一套煤層氣篩管完井技術（包括pe篩管、注入裝置、錨定裝置等）。 解決了煤層氣水平井完井井壁垮塌等問題，有望提高煤層氣井筒壽命和單井產(chǎn)量。,pe篩管,pe篩管完井系統(tǒng)構成,2寸pe篩管,以類似連續(xù)管的形式，在煤層水平段下入篩管，有效支撐煤層井壁，保持

11、排采期間井眼的連通。,井口連續(xù)注入裝置,引導錨定裝置,-21-,三、drpe篩管完井技術與裝備,-22-,1、煤層氣水平井專用pe篩管,加工完成的2吋pe篩管,1600m/卷 材料：hdpe100 外徑50.8mm，壁厚4.6mm 篩眼：8mm23mm， 過流面積比3% 篩眼相位分布為60 支撐力24000n/m,三、drpe篩管完井技術與裝備,-23-,-23-,2、地面連續(xù)注入裝置,主要功能和特點：以類似連續(xù)油管注入的形式，采用液壓驅(qū)動的專用摩擦鏈條帶動pe篩管連續(xù)注入到鉆桿內(nèi)。 注入裝置采用大量標準件及常用件，標準化系數(shù)高達60%以上。該裝置可直接與鉆桿進行連接和固定；系統(tǒng)自帶小型獨立液

12、壓源。,地面連續(xù)注入裝置整機,適用注入24吋的pe篩管 注入力：6kn 額定注入速度：8m/min 液壓系統(tǒng)：耐壓16mpa 額定排量25l/min 連接絲扣：311型,裝置規(guī)格參數(shù),三、drpe篩管完井技術與裝備,-24-,3、引導和錨定裝置研制,設計原則：下的去、張的開、掛的牢 主要功能和特點：在泵沖過程中承壓臺肩憋壓形成牽引力，帶動篩管下入到預定位置，然后張開刀翼自動張開，固定篩管于煤層中。該裝置由單向閥、承壓臺肩、張開刀翼三部分組成。,裝置規(guī)格參數(shù),張開刀翼半徑25cm 本體直徑50.8mm 90夾角組合式刀翼結(jié)構 承壓臺肩外徑：54mm、56mm、58mm 適合井眼：6吋、8-1/2

13、吋 鉆桿最小通徑：61mm,張開刀翼,承壓臺肩,單向閥,三、drpe篩管完井技術與裝備,-25-,2012年3月-11月在山西柳林、長治、沁水、內(nèi)蒙古等地已經(jīng)完成6井次的pe篩管完井技術試驗與應用。,4、drpe型篩管完井試驗與應用,三、drpe篩管完井技術與裝備,-26-,鄭試9u-h井,2012年3月1213日，項目組應廊坊分院邀請，赴鄭莊區(qū)塊鄭試9u-h井進行試驗。 完成鄭試9u-h井洞穴前245m和洞穴后1122.1m（0-376m和376-1122.1m），共計1367.1m的2吋pe篩管的施工作業(yè)。,鄭試9u井身結(jié)構垂直剖面圖,鄭試9u-h,鄭試9u-v,洞穴,三、drpe篩管完井

14、技術與裝備,-27-,-27-,鄭試9u-h井,該井組在2012年7月1日進行投產(chǎn)，目前日產(chǎn)水量為0.7m，日產(chǎn)氣為1370m，預計該井單井產(chǎn)量可超過10000 m/d。,鄭試9u-v井試氣曲線,三、drpe篩管完井技術與裝備,-28-,2012年8月2526日，項目組在山西長治區(qū)塊華李平1h井進行了一井次現(xiàn)場試驗，完成 831-1731m（831-1202m和1202-1731m），共計900m水平段的2吋pe篩管的施工作業(yè)。,華李平1h井,華李平1井身結(jié)構垂直剖面圖,華李平1h,華李平1v,洞穴,三、drpe篩管完井技術與裝備,-29-,clu-02h井,2012年9月1012日，項目組應

15、中聯(lián)煤邀請，赴柳林區(qū)塊clu-02h井進行試驗。 由于鉆具水眼（52mm）偏??；泥漿比重（1.14-1.16）和粘度（45s）過大，分5段共計完成886m的2吋pe篩管的施工作業(yè)。,clu-02井身結(jié)構圖,三、drpe篩管完井技術與裝備,-30-,霍u1-1h&2h煤層氣v型井,2012年10月45日完成霍u1-1h井629m（816-1445m）的pe篩管施工作業(yè)。 2012年10月911日完成霍u1-2h井800m（400-800m,800-1200m）的pe篩管施工作業(yè)。,霍u1煤層氣v型井身結(jié)構圖,三、drpe篩管完井技術與裝備,-31-,2012年10月24日，完成clu-01h井1

16、127-1780m（1127-1427 m，1427-1780m），共計653米水平段的pe篩管施工作業(yè)。,clu-01h井,三、drpe篩管完井技術與裝備,-32-,匯 報 內(nèi) 容,一、煤層氣工程研究所基本情況 二、drmts-ii遠距離穿針鉆井技術 三、drpe篩管完井技術與裝備 四、煤層氣鉆井工程實驗評價技術 五、結(jié)束語,基于彈性波傳播理論，以煤巖聲波速度實驗為基礎，由煤巖縱波速度、橫波速度以及煤巖密度三參數(shù)，通過實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計及回歸分析，建立煤巖動彈性力學參數(shù)與靜彈性力學參數(shù)之間，煤巖物理力學參數(shù)與其聲波速度之間的相關關系和模型，實現(xiàn)煤巖原位力學參數(shù)計算。,基于彈性波理論的煤巖物理力學參數(shù)測試,聲波參數(shù)測定儀,聲波測試縱波波形,動彈性模量:,動泊松比:,四、煤層氣鉆井工程實驗評價技術,針對煤巖強度低、膠結(jié)差、易破碎等特點，通過煤巖力學特性實驗與掃描電鏡有機結(jié)合，實現(xiàn)了在煤巖宏觀力學實驗過程中，同步觀測煤巖微觀裂紋擴展規(guī)律，探索研究煤層氣鉆井過程中，煤巖破壞的微觀力學機理。,四、煤層氣鉆井工程實驗評價技術,從宏觀到微觀的煤巖力學性質(zhì)測試,三點彎曲試驗夾具,基于煤層氣滲透率、解吸率的儲層損害評價測試,-35-,四、煤層氣鉆井工程實驗評價技術,煤層氣解吸率損害評價裝置,微孔隙受鉆井液污染變小后，將嚴重影響煤層氣產(chǎn)量