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煤矿区煤层气水平对接井轨迹控制与完井技术研究

发布时间:2018-07-09 20:39

  本文选题:煤层气 + 水平对接井 ; 参考:《煤炭科学研究总院》2017年博士论文


【摘要】:煤矿区煤层气开发符合我国安全、经济和环保的发展方向,具有广阔前景,水平对接井钻完井技术研究对煤层气开发具有重要意义。针对目前煤层气开发水平井钻完井过程中沿煤层段"有效进尺最大化及其利用"效果不佳亟待解决的难题,本文从煤层气开发水平对接井方向入手,以钻完井关键技术为研究对象,综合运用理论分析、数值模拟、室内模型实验和现场工程实践等方法进行攻关,取得了以下主要研究成果:(1)通过优化修正原三点定圆法和曲率补偿斜面圆弧法的理论模型,对单弯无稳螺杆钻具造斜能力和待钻井眼轨道参数进行预测;提出一种以入靶窗口的水平位移增加量最小为目标,优选稳斜探煤顶时机和最优稳斜角着陆入靶轨道的优化设计方法,为水平最优安全着陆入靶和沿煤层井眼轨迹控制提供了理论支持。(2)以VisualStudio2015为开发工具,C#为编程语言,开发了煤层气水平井井眼轨道预测计算系统软件,结合基于地质导向随钻测井跟踪伽马参数的响应特征,指导最优安全着陆入靶并沿煤层定向钻进。(3)通过理论分析、数值模拟和抗压实验,优化设计出一种适用于煤层气高效开采的高抗压强度、大过流面积的φ 50.8mm圆锥形筛孔PE筛管,筛孔最优结构参数为:半径8mm、相位角60°、过流面积比5%。(4)针对煤矿区煤储层的不同特点,研究形成筛管完井、滑套分段压裂和水力喷射分段压裂水平对接井系列完井增产改造配套技术,可满足水平对接井在块状、碎裂和碎粒等复杂构造煤储层的不同完井需求。在沁水盆地南部WP02、2013ZX-SH-UM15和2014ZX-U-01三组水平对接井组工程施工的成功应用,验证了关于水平对接井钻完井关键技术的研究成果。本文所开展的钻井轨迹控制及完井配套技术的理论研究和相关结论,能够用于指导现场水平钻井工程实践,对相关领域进一步研究应用具有参考价值。
[Abstract]:The development of coalbed methane in coal mine area accords with the development direction of safety, economy and environmental protection in our country, and has a broad prospect. The study of horizontal docking well drilling and completion technology is of great significance to the development of coalbed methane. In view of the difficult problem of "maximization of effective advance and its utilization" in the process of drilling and completing horizontal wells in coalbed methane development at present, this paper starts with the direction of horizontal docking wells in coalbed methane development. Taking the key technology of drilling and completion as the research object, the key problems are solved by using the methods of theoretical analysis, numerical simulation, laboratory model experiment and field engineering practice, etc. The main research results are as follows: (1) by optimizing and modifying the theoretical models of the original three-point fixed circle method and curvature compensation inclined plane circular arc method, the slanting ability of single-bend unsteady screw drilling tools and the trajectory parameters of the drilling hole are predicted; This paper presents an optimal design method for selecting stable coal roof and landing target track with the aim of minimum increase of horizontal displacement in target window. It provides theoretical support for horizontal and safe landing and control of borehole trajectory along coal seam. (2) with Visual Studio 2015 as the development tool, C # is used as programming language to develop the system software for prediction and calculation of horizontal well trajectory of CBM. Combined with the response characteristics of tracking gamma parameters based on geological guidance logging, the optimal safety landing target and directional drilling along the coal seam are guided. (3) through theoretical analysis, numerical simulation and compression experiments, A 蠁 50.8mm cone sieve hole PE sieve pipe with high compressive strength and large over-flow area suitable for high efficiency mining of coalbed methane is designed. The optimum structural parameters of sieve hole are as follows: radius 8 mm, phase angle 60 掳, flow area ratio 5. (4) according to different characteristics of coal reservoir in coal mine area, sieve tube completion is studied. The complete set of techniques for horizontal joint wells with sliding casing fracturing and hydraulic jet fracturing can meet different completion requirements of complex structural coal reservoirs, such as block, fragmentation and particle fracturing. The successful application of WP02C2013ZX-SH-UM15 and 2014ZX-U-01 horizontal docking well group engineering in the southern Qinshui Basin verifies the research results about the key techniques of horizontal docking well drilling and completion. The theoretical research and relevant conclusions of drilling trajectory control and completion matching technology developed in this paper can be used to guide the field horizontal drilling engineering practice and have reference value for further research and application in related fields.
【学位授予单位】:煤炭科学研究总院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE257;TE242

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