含煤系产层组煤层多分支水平井井眼轨迹优化设计

发布时间：2020-04-26 11:21

【摘要】：含煤系产层组的特殊地质特征导致煤层厚度薄,并且邻近煤层的上下各层段地层压力相互独立。如果针对单一煤层进行开采则产量低,缺乏商业开采价值。如果针对多煤层采用整体压裂的方式进行合层开采,现场实践表明存在明显的层间干扰现象,对井的生产使用寿命造成严重影响。国外含煤系产层组的开发经验表明,采用多分支水平井技术能有效解决目前含煤系产层组煤层开发困境。本文将结合岩石力学、测井解释、数学模型等多学科理论基础,在现场实际地质资料的基础上,对含煤系产层组煤层的多分支水平井井眼轨迹进行优化设计。首先总结国内外含煤系产层组勘探开发技术现状,开展现状调研,明确含煤系产层组煤层井身结构设计思路,分析钻井过程中存在的工程难点和关键技术问题,总结针对分支水平段方位、水平段长度等轨迹优化需要考虑的主要因素。其次收集现场资料,对研究区域的地质概况、岩性特征、应力分布、裂缝发育等情况进行统计,分析现场钻井过程中存在的事故难点。再次根据测井资料解释,刻画研究区域天然裂缝分布特征,建立水平井井周应力分布模型,为分支水平段方位优选提供依据。然后考虑水平段压裂改造过程中压降波及范围的基础上建立水平段与产能的关系模型,得出在考虑油气摩阻的情况下最优的水平段长度确定方法。最后以G工区G-36井含煤系产层组煤层多分支水平井为工程研究对象,根据上述研究结果开展针对含煤系产层组煤层多分支水平井井眼轨迹优化设计的应用研究。分析表明8#煤层分支水平井轨迹优化方位部署在北偏西70°、北偏西110°、北偏东20°。9#煤层分支水平井轨迹优化方位部署在北偏西10°、北偏西170°、北偏东30°方位。通过模拟8#、9#煤层分支长度与累计产量的关系确定分支长度控制在200米能使产能最大化。根据上述方法及步骤,建立适合该区块多煤层合采的井眼轨迹优化设计方案。通过上述的理论研究和分析,对G工区含煤系产层组煤层多分支水平井井眼轨迹进行了优化设计。应用结果表明论文研究成果对工区煤层的高效、安全开发具有较强的理论指导意义。
【图文】：

第 1 章 绪论显示层间干扰问题突出，不同层气体互窜现象明显，造成后期产能不足。因此对含煤系产层组中普遍存在煤储层与页岩层、砂岩层共生共存的特点，如何实垂向间断煤层的合层开采、解决钻井工程难点，优化含煤系产层组煤层开发模具有非常重要的工程实践意义。中国煤层气开发面临诸多难题，煤储层普遍具有低渗、低饱和、高压特有强烈的非均质性地质特征，现场实践表明煤储层不利于进行水力压裂改造并且勘探、钻井成本高、投资回报率低、单井产量不足等。如何加快重难点技突破，降低开采成本、提高单井产量是未来几年实现煤层气整体规模化开采的键。含煤系产层组的开发模式在国内刚刚起步。适合多薄煤层合采的钻井技储层改造技术等都处于前期试验、摸索阶段[6]。现场实钻井过程遇到诸多技术颈，如垂向多储层段井壁失稳、井漏，钻井方位优选、水平段长度确定方法等重制约煤系储层的勘探开发进度。

层改造确定水平井各分支最优钻井方位。确定各水平段长度，以实现现件下产能最大化。国内外研究概况内外针对含煤系产层组的勘探开发进行了大量室内研究和现场试验，并区块建成了具有商业价值的天然气气田，例如国内位于黔西六盘水煤田田针对含煤系产层组开展了多储层合层开采的试验性工程，设计并完成开发井及 1 口前期试验井所组成的丛式井组[10]。沁水盆地示范区针对层组前期布置 5 口直井试探井[9]。示范区在煤系储层成藏机理、垂向分工程难点等方面取得了有效认识。国外具有代表性的区块包括美国皮森风河盆地，如美国怀俄明州风河盆地，，埋深 1000 米至 2000 米间分布有煤层-砂岩同时动用，20 口直井单井日产气量均达到数万立方米，最高方米以上。美国 Black Hill 钻井公司针对皮森斯盆地西北部含煤系产层cos 层段页岩完成了一批多分支水平井，采用分段射孔和合层压力的方良好的经济效益。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD82

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本文编号：2641446