一種多分支水平井鑽完井方法及多分支水平井與流程
2023-12-02 12:03:59 1
本發明涉及煤層氣開採技術領域，特別涉及一種多分支水平井鑽完井方法及多分支水平井。
背景技術：
地面抽採煤層氣將地下煤層與地面溝通形成排水採氣的通道，一般通過鑽井方式實現，鑽井方式包括直井、定向井和水平井等方式。其中水平井可以有效地溝通煤層的裂隙和割理，增加煤層的洩流面積，特別是多分支水平井，極大地增加了單井的產氣量，成為開發煤層氣的重要井型。
在多數情況下，多分支水平井需要一個與多分支水平井的主井眼連通的生產直井。多分支水平井一般採用裸眼完井工藝，鑽井過程中首先完成主井眼，然後分支側鑽依次完成分支井眼，首先鑽的分支井眼是距離主井眼的距離最遠，其他的分支井眼依次接近主井眼，最後鑽的分支井眼距離主井眼最近。多分支水平井採用裸眼完井的方式具有施工操作簡單和效率高等優點，但是裸眼完井工藝適用於煤層穩定的地質區域，在煤層不穩定的區域採用裸眼完井工藝容易造成井眼垮塌，對多分支水平井的排水採氣通道很容易被阻塞，降低或者犧牲井眼對產能的貢獻。
因此，如何降低由於煤層不穩定造成的多分支水平井的排水採氣通道的阻塞，以保證井眼對產能的貢獻，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明提供了一種多分支水平井鑽完井方法，以降低由於煤層不穩定造成的多分支水平井的排水採氣通道的阻塞，以保證井眼對產能的貢獻。本發明還提供了一種多分支水平井。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種多分支水平井鑽完井方法，包括：
步驟1)鑽多分支水平井的主井眼的直井段、造斜段和水平段的第一段主支井眼；
步驟2)由所述第一段主支井眼的末端開始，採用分段漸進向前的鑽井方式，依次完成各分支井眼，所述分支井眼包括與所述第一段主支井眼在一條直線上的穩方位鑽進段以及與所述穩方位鑽進段連通且與所述穩方位鑽進段呈預設夾角的分支井眼的井身；
步驟3)完成主井眼的水平段；
步驟4)向所述主井眼下入篩管。
優選的，在上述多分支水平井鑽完井方法中，所述步驟2)包括：
步驟21)鑽進第一分支井眼，所述第一分支井眼最靠近所述直井段，所述第一分支井眼自所述第一段主支井眼與生產井的連通點鑽進，所述第一分支井眼穩方位鑽進第一預設距離後扭方位鑽進所述第一分支井眼的井身，所述第一分支井眼的穩方位鑽進的井段為第一穩方位鑽進段；
步驟22)鑽進第n分支井眼，所述第n分支井眼自與第n-1分支井眼的第n-1穩方位鑽進段的末端開始鑽進，所述第n分支井眼穩方位鑽進第n預設距離後扭方位鑽進所述第n分支井眼的井身，所述第n分支井眼的穩方位鑽進井段為第n穩方位鑽進段，所述第n分支井眼較所述第n-1分支井眼遠離所述直井段，其中，n為正整數，n≥2。
優選的，在上述多分支水平井鑽完井方法中，步驟21)和步驟22)中穩方位鑽進包括：
步驟211)控制螺杆鑽具以初始工具面以第一預設速度勻速滑動鑽進第二預設距離；
步驟212)控制所述螺杆鑽具以初始工具面以第二預設速度勻速滑動鑽進第三預設距離；
步驟213)向90°或者270°調整所述螺杆鑽具的工具面，使所述水平段呈穩斜或者微增斜；
步驟214)控制所述螺杆鑽具以第三預設速度勻速滑動鑽進第四預設距離；
步驟215)控制所述螺杆鑽具繼續鑽進，所述螺杆鑽具的鑽進速度逐步增至第四預設速度，根據地質導向調整所述螺杆鑽具的工具面；
步驟216)當所述分支井眼與所述水平段之間的平面距離大於2.4m時，控制所述螺杆鑽具的工具面相對於步驟213)的工具面反方向扭轉3°-5°，使所述螺杆鑽具以第四預設速度穩方位複合鑽進第五預設距離，所述第二預設距離、所述第三預設距離、所述第四預設距離和所述第五預設距離之和等於所述第一預設距離。
優選的，在上述多分支水平井鑽完井方法中，所述步驟211)中所述第一預設速度為2m/h，所述第二預設距離為2-2.5m；
所述步驟212)中所述第二預設速度為3m/h，所述第三預設距離為2.5-3m；
所述步驟214)中所述第三預設速度為5-6m/h，所述第四預設距離為4-6m；
所述步驟216)中所述第五預設距離為20-90m；
所述第一預設距離為30-100m。
優選的，在上述多分支水平井鑽完井方法中，還包括步驟2)和步驟3)之間的步驟2a)：鑽與所述分支井眼連通的第二級分支井眼。
優選的，在上述多分支水平井鑽完井方法中，所述第二級分支井眼在與之連通的所述分支井眼開設後開設。
優選的，在上述多分支水平井鑽完井方法中，所述篩管為pe篩管。
一種多分支水平井，所述多分支水平井為通過上述任意一項記載的多分支水平井鑽完井方法開設的多分支水平井。
從上述技術方案可以看出，本發明提供的多分支水平井鑽完井方法，分支井眼採用分段漸進向前的鑽井方式鑽進，分段漸進向前的鑽井方式為多個分支井眼自靠近多分支水平井的直井段的一端開始鑽，首先鑽的分支井眼距離主井眼的直井段的距離最近，依次開設的分支井眼距離主井眼的直井段的距離逐漸增大，最後鑽的分支井眼距離主井眼的直井段的距離最遠，與現有技術中裸眼完井的鑽分支井眼的方向相反。本方案中分支井眼具有兩段，其中一段為穩方位鑽進段，另一段為分支井眼的井身，多個分支井眼的穩方位鑽進段相互連通構成主井眼的水平段的第二段主支井眼，穩方位鑽進段形成直線型的第二段主支井眼，第一段主支井眼與第二段主支井眼位於同一直線，有利於步驟4)中下篩管操作。多分支水平井的水平段為直線段，能夠實現下篩管操作，篩管支護井眼，保持排採通道完好，在煤層不穩定的區域能夠防止井眼垮塌，不會對多分支水平井的排水採氣通道造成阻塞，從而保證了井眼對產能的貢獻。
本發明還提供了一種多分支水平井，採用上述多分支水平井鑽完井方法鑽進，由於多分支水平井鑽完井方法具有上述技術效果，通過該方法鑽進的多分支水平井也具有同樣的技術效果，在此不再贅述。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的多分支水平井的主井眼和分支井眼的第一種展布形式；
圖2為本發明實施例提供的多分支水平井的主井眼和分支井眼的第二種展布形式；
圖3為本發明實施例提供的多分支水平井的結構示意圖；
圖4為本發明第一種實施例提供的多分支水平井鑽完井方法的流程圖；
圖5為本發明第二種實施例提供的多分支水平井鑽完井方法的流程圖；
圖6為本發明第三種實施例提供的多分支水平井鑽完井方法的流程圖；
圖7為本發明步驟21)和步驟22)中穩方位鑽進的流程圖。
具體實施方式
本發明公開了一種多分支水平井鑽完井方法，以降低由於煤層不穩定造成的多分支水平井的排水採氣通道的阻塞，以保證井眼對產能的貢獻。本發明還公開了一種多分支水平井。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參閱圖1和圖3，圖1為本發明實施例提供的多分支水平井的主井眼和分支井眼的第一種展布形式；圖2為本發明實施例提供的多分支水平井的主井眼和分支井眼的第二種展布形式；圖3為本發明實施例提供的多分支水平井的結構示意圖；圖4為本發明第一種實施例提供的多分支水平井鑽完井方法的流程圖；圖5為本發明第二種實施例提供的多分支水平井鑽完井方法的流程圖；圖6為本發明第三種實施例提供的多分支水平井鑽完井方法的流程圖；圖7為本發明步驟21)和步驟22)中穩方位鑽進的流程圖。
本發明公開了一種多分支水平井鑽完井方法，包括：
步驟1)鑽多分支水平井的主井眼的直井段、造斜段和水平段的第一段主支井眼；
步驟2)由第一段主支井眼的末端開始，採用分段漸進向前的鑽井方式，依次完成各分支井眼，分支井眼包括與第一段主支井眼在一條直線上的穩方位鑽進段以及與穩方位鑽進段連通且與穩方位鑽進段呈預設夾角的分支井眼的井身；
步驟3)完成主井眼的水平段；
步驟4)向主井眼下入篩管。
多分支水平井的主井眼包括直井段、造斜段和水平段，水平段包括主支井眼和分支井眼。
本方案提供的多分支水平井鑽完井方法的分支井眼採用分段漸進向前的鑽井方式鑽進，分段漸進向前的鑽井方式為多個分支井眼自靠近多分支水平井的直井段的一端開始鑽，首先鑽的分支井眼距離主井眼的直井段的距離最近，依次開設的分支井眼距離主井眼的直井段的距離逐漸增大，最後鑽的分支井眼距離主井眼的直井段的距離最遠，與現有技術中裸眼完井的鑽分支井眼的方向相反。如圖1所示，水平井分支鑽進順序是l1→l2→l3→l4→l5→l6→m1，其中，l1、l2、l3、l4、l5和l6代表分支井眼，m1代表主井眼。
本方案中分支井眼具有兩段，其中一段為穩方位鑽進段，另一段為分支井眼的井身，多個分支井眼的穩方位鑽進段相互連通構成主井眼的水平段的第二段主支井眼，穩方位鑽進段形成直線型的第二段主支井眼，第一主井眼與第二主井眼位於同一直線，有利於步驟4)中下篩管操作。此處需要說明的是，第一段主支井眼和第二段主支井眼均為主井眼的水平段的組成部分。
本方案中當多個分支井眼開設完成後，多個分支井眼的穩方位鑽進段就組成了主井眼的水平段的第二段主支井眼，即主井眼包含了各分支的起始部分，此時不需要再單獨開設第二段主支井眼，分支井眼開設完成後，再沿著第二段主支井眼的末端開設第三段主支井眼，從而完成主井眼的水平段的鑽進。主井眼的水平段包括第一段主支井眼、第二段主支井眼和第三段主支井眼。
在本方案的一個具體實施例中，多分支水平井的主井眼距離生產井的水平距離為220m，多分支水平井位於構造的低點，生產井位於構造的高點，一般生產井為直井。
現有技術中，由於分支側鑽工藝的特點，篩管很難下入到主井眼，通常會進入最後一個分支井眼中，而本方案提供的多分支水平井鑽完井方法，多分支水平井的水平段為直線段，能夠實現下篩管操作，且篩管位於主井眼內，篩管支護井眼，保持排採通道完好，在煤層不穩定的區域能夠防止井眼垮塌，不會對多分支水平井的排水採氣通道造成阻塞，從而保證了井眼對產能的貢獻。
本方案需要精確的軌跡控制技術，在側鑽分支井眼過程中，保持多段穩方位鑽進段沿直線方向漸進，需要兼顧側鑽和直線鑽進二者的不同要求，相輔相成，滿足各自的技術要求。
為了進一步優化上述技術方案，分支井眼的側鑽點的深度較裸眼完井工藝情況下分支井眼的側鑽點的深度淺2-3m，即本方案中分支井眼的側鑽位置位於裸眼完井工藝情況下分支井眼的側鑽位置之上2-3m，以保證穩方位鑽進段組成的第二段主支井眼能夠沿直線延伸。具體本方案中分支井眼的側鑽位置較裸眼完井工藝情況下分支井眼的側鑽位置淺多少根據地質導向的需要確定。由於第二段主支井眼中穩方位鑽進段的長度都比較短，很容易保證第二段主支井眼形成直線。
本方案提供多分支水平井鑽完井方法的步驟2)中包括：
步驟21)鑽進第一分支井眼，第一分支井眼最靠近直井段，第一分支井眼自第一段主支井眼與生產井的連通點鑽進，第一分支井眼穩方位鑽進第一預設距離後扭方位鑽進第一分支井眼的井身，第一分支井眼的穩方位鑽進的井段為第一穩方位鑽進段；
步驟22)鑽進第n分支井眼，第n分支井眼自與第n-1分支井眼的第n-1穩方位鑽進段的末端開始鑽進，第n分支井眼穩方位鑽進第n預設距離後扭方位鑽進第n分支井眼的井身，第n分支井眼的穩方位鑽進井段為第n穩方位鑽進段，第n分支井眼較第n-1分支井眼遠離直井段，其中，n為正整數，n≥2。
步驟21)是第一分支井眼的鑽進過程；
步驟22)是第n分支井眼的鑽進過程。
第一分支井眼自與第一段主支井眼的連通點(連通點是生產井與水平井對接的位置)開始鑽進，第二分支井眼自與第一分支井眼的第一穩方位鑽進段的末端開始鑽進，相應的，第n分支井眼自與第n-1分支井眼的第n-1穩方位鑽進段的末端開始鑽進。
重複步驟22)實現多個分支井眼的鑽進。
本方案提供多分支水平井鑽完井方法的步驟21)和步驟22)中穩方位鑽進段的鑽進包括：
步驟211)控制螺杆鑽具以初始工具面以第一預設速度勻速滑動鑽進第二預設距離；
步驟212)控制螺杆鑽具以初始工具面以第二預設速度勻速滑動鑽進第三預設距離；
步驟213)向90°或者270°調整螺杆鑽具的工具面，使水平段呈穩斜或者微增斜；
步驟214)控制螺杆鑽具以第三預設速度勻速滑動鑽進第四預設距離；
步驟215)控制螺杆鑽具繼續鑽進，螺杆鑽具的鑽進速度逐步增至第四預設速度，根據地質導向調整螺杆鑽具的工具面；
步驟216)當分支井眼與水平段之間的平面距離大於2.4m時，控制螺杆鑽具的工具面相對於步驟213)的工具面反方向扭轉3°-5°，使螺杆鑽具以第四預設速度穩方位複合鑽進第五預設距離，第二預設距離、第三預設距離、第四預設距離和第五預設距離之和等於第一預設距離。
螺杆鑽具的初始工具面為0°工具面。
步驟21)是側鑽初始段，也是側鑽的關鍵階段。
步驟211)-步驟214)鑽進的井眼是側鑽點以下10m，也就是說第二預設距離、第三預設距離和第四預設距離之和為10m，此處形成的第二段主支井眼的井斜需要時增斜或者穩斜，避免出現降斜的井段。
第二預設距離、第三預設距離、第四預設距離和第五預設距離之和等於第一預設距離，即第二預設距離、第三預設距離、第四預設距離和第五預設距離構成穩方位鑽進段。
側鑽時，首先考慮側鑽點附近的井眼狀況，井下情況應該正常，無掉塊和垮塌，鑽具上提下放的摩阻較小，如選定的側鑽點摩阻較大，先循環劃眼處理，摩阻正常後進行側鑽，如果摩阻降不下來，則重新選擇側鑽點。
側鑽點應位於煤層的中上部，側鑽點的井斜最好高於地層傾角，如果低於傾角1～2°以上，應放棄該點。
在側鑽點以上活動鑽具，待摩阻和泵壓正常後開始側鑽，如果多次嘗試後，摩阻和泵壓仍不正常，重新選擇側鑽點。
根據不同區塊的煤質軟硬確定是否需要劃槽或劃槽次數和段長，劃槽過程中觀察工具面的變化，發現鑽頭加壓現象可立即進入側鑽程序。
側鑽時要操作平穩，側鑽工具即螺杆鑽具送入速度均勻。
步驟211)中第一預設速度為2m/h，第二預設距離為2-2.5m；
步驟212)中第二預設速度為3m/h，第三預設距離為2.5-3m；
步驟214)中第三預設速度為5-6m/h，第四預設距離為4-6m；
步驟216)中第五預設距離為20-90m；
第一預設距離為30-100m，第一預設距離的長度為多長根據地質條件進行選擇。
在本方案的一個具體實施例中，步驟211)中第一預設速度為2m/h，第二預設距離為2m；
步驟212)中第二預設速度為3m/h，第三預設距離為3m；
步驟214)中第三預設速度為5-6m/h，第四預設距離為4m；
步驟216)中第五預設距離60m；
第一預設距離為70m。
多分支水平井鑽完井方法還包括步驟3)和步驟4)之間的步驟6)：鑽與分支井眼連通的第二級分支井眼。適用於具有二級分支井眼的多分支水平井。
分支井眼的展布形式有二種，見圖1和圖2所示，根據地質條件的差異進行選擇。
在本方案的一個具體實施例中，第二級分支井眼在與之連通的分支井眼開設後就進行開設，然後再按照分段漸進向前的鑽井方式開設其他分支井眼。第二級分支井眼的開設緊靠與之連通的分支井眼開設，如圖2所示，l1分支井眼鑽進完成後，與l1分支井眼連通的第二級分支井眼l2進行鑽進，l3分支井眼鑽進完成後，與l3分支井眼連通的第二級分支井眼l4進行鑽進，然後進行l5和l6的依次鑽進。
優選的，篩管為pe篩管。
本方案還公開了一種多分支水平井，多分支水平井為通過上述任意一項記載的多分支水平井鑽完井方法開設的多分支水平井。由於多分支水平井鑽完井方法具有上述技術效果，通過該多分支水平井鑽完井方法鑽進的多分支水平井也具有同樣的技術效果，在此不再贅述。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。