韩城地区水平井快速钻进工艺研究与应用

韩城地区水平井快速钻进工艺研究与应用

李须峰,畅伟

陕西煤田地质油气钻采有限公司 陕西西安710054

【摘要】工业化作业这种生产组织模式主要是利用各种技术和装备和管理手段等，快速完成钻井施工，有利于共享资源，同时可以实现提速、降本、增效的目标，契合当前韩城地区的实际情况。本文分析了韩城地区水平井快速钻进工艺，对于实际工作起到参考作用，推动韩城地区生产可持续发展。

关键词：韩城地区；水平井；钻进工艺；应用策略

水平井指的是最大井斜角通常在86°以上，而且在产层内横向钻进的特殊形式的油气层，水平井技术不断发展，随着水平井综合能力和工艺技术的发展，逐渐呈现出成熟化和多样化的特征，并且以常规水平井为基础逐渐发展出更多的钻井技术，有利于提高实际工作的质量和效率。本文分析了韩城地区水平井快速钻井工艺，结合实际情况提出针对性的工艺，提高整体工作质量。

一、概述韩城地区煤层气井情况

（一）地质概况

韩城地区位于山西省东部关中平原北部，地处陕西省渭南市。矿区最高温度为41℃，最低气温为14.8℃，年相对湿度为64.2%，年平均降水量为576m。最大积雪深度为15cm，最大冻土深度为52cm就。年最大风力为9级，通常情况下的风力为2~3级，主要是以东北风为主。属于大陆性半干旱气候区，整体降水量比较少，而且具有较大的蒸发量。

韩城矿区处于渭北煤田东北端，属于山西省重要的煤田工业基地。各井田中深部因为构造应力逐渐减弱，因此地层倾角逐渐变得平缓。不仅包括少量的宽缓褶皱，还包括大中型断裂，地层倾角通常在10°范围内，大部分地层倾角为2°。

（二）煤层气性质和压力特征

煤层气主要成分主要包括甲烷和氮气以及二氧化碳等组成的混合气体，其中甲烷成分居于首位，平均超过77.59%，最高甚至超过了98.76%，氮气是次要成分，平均为15.9%，二氧化碳成分相对较低，通常情况下在10%范围内，重烃成分在1%以内。在平面分布中，煤层气组分和煤层埋深之间具有紧密的联系，在浅部煤层埋藏区，因为煤层气保存条件比较差，长期沿层逸散，甲烷成分比较低，而且氮气成分比为，随着煤层埋深增加将会减弱逸散作用，逐渐增大甲烷成分百分比，也会随之降低氮气成分百分比，二者之间呈现出消长关系【1】。

（三）韩城地区煤层气储藏特征

韩城地区水平井施工目的层为5#煤层，这一煤层的甲烷成分含量超过了80%，吨煤含气量比较大，储藏压力适中。通过分析储层参数和实际产能数据，通过模拟储藏数值，确定利用水平井快速钻进工艺开发煤层气，有利于显著提高平均日产量和采收率，对比传统的直井井组开发方式，获得质的发展。

二、煤层气井储层损害的原因

 煤层气储层的埋深较浅，而且钻井难度比较小，但是该煤层气储层的煤岩脆裂很容易发生坍塌问题，而且很容易发生污染问题，煤层压力很容易发生变化，煤粉比较多，在煤层中分布着较多的裂隙。分析储层伤害情况，该区煤储层具有毛细管效应，而且具有较高的压力敏感性，同时存在渗透滞后现象，很容易发生伤害，因此需要合理选择钻井完井工艺，不仅要适合煤层特点，而且需要保护煤层。针对生产井实际施工情况，储层损害程度和钻井液类型和组分等条件具有紧密的联系，增加钻井液和岩石、地层流体的作用时间和侵入深度之后，将会加剧损害程度【2】。以下是主要工程因素：

（一）压差

压差是储层损害的主要影响因素，增大压差之后将会增大钻井液的滤失量，而且增加正压差之后，将会随之增大钻井液进入储层的深度和煤层损害程度。如果钻井液有效液柱压力超过地层破裂压力，或者超过了钻井液在储层裂缝中的流动阻力，将会引发钻井液漏失问题，甚至会进入到储层深部，加剧损害储层。

（二）浸泡时间

钻开储层之后，在钻井液固相或者压差作用下，滤液将会进入到储层中，增长钻井液浸泡储层的时间之后，将会随之增加进入数量和深度，同时会增加储层损害程度，需要高度重视浸泡时间对于储层损害程度的影响。

三、韩城地区水平井快速钻进工艺

（一）单支水平井

单支水平钻井技术在韩城地区水平得到广泛应用，在实际开采过程中具有较多的优势，泄气面积比较大，有利于开展煤层气井后期改造工作【3】。

（二）多分支水平井

利用煤层气多分支水平井开发技术有利于提高煤层气产收率，有利于治理煤矿瓦斯灾害，同时可以提高煤层气资源的利用率。利用多分支水平井可以在同一个主井眼中钻出多个分支眼，但是利用这种方式在后期煤屑很容易掩埋先期完成的井眼，不利于开展后期井下施工。

（三）连通水平井

连通水平井适合应用于含水煤层中，煤层中的水不利于运移煤层中的气，因此需要提前抽排煤层中的水，这样才可以排出煤层中的气，在实际工作中最好是同时开展抽水和抽气工作，而利用连通水平井可以满足上述要求，利用这项技术的过程中，首先需要打一口直井，随后再打一口水平井，连通二者之后可以在直井底部抽排水，当煤层水位低于水平井水平段之后，即可在水平井中抽排煤层气。连通水平井主要包括首部连通和尾部连通两种形式。

四、韩城地区水平井快速钻进工艺应用

（一）水平井井眼轨迹设计

需要提前分析地质资料，注意避开复杂地层设计剖面，同时要合理缩增斜井段的水平位移和增斜井段的长度，同时要减少水平段扭矩的摩阻。为了保障设计深度进入到靶区，可以合理增加可调节的稳斜段。

1. 增斜段设计：在设计过程中需要详细了解地质构造和地层倾角以及可钻进情况等，同时需要结合临近地质和钻井资料等，卡准煤层位置，同时需要精确性的设计靶区。设计造斜率的过程中，要注意低于动力钻具结合造斜能力，合理缩短动力钻具定向钻井的井段，并且要延长导向钻进的井段，同时需要保障井眼的平滑性和安全性。优化整体剖面结构，为了有效减少摩阻和扭矩，可以为后期水平段施工奠定基础。
2. 水平段设计：设计人员需要掌握煤层的岩性和地层构造情况，合理减少调整段。设计水平井的长度，因为工程技术和煤层地质条件以及煤质等方面的限制，需要预测施工中可能会遇到的情况，合理选择水平井的最佳长度【4】。

（二）钻井液使用

为了提高煤层气的开采率，在煤层水平段最好是利用空气钻井和清水钻进方式，但是空气钻进方式还没有完善的测量控制仪器，在清水钻进过程中可能会产生严重的垮塌事故，注意保障钻井液的化学聚凝能力，同时要保持钻井液低固相，有利于减少钻井液中亚微米颗粒，同时可以发挥出抑制性和防塌性，有利于减少钻井液的动失水，因此控制滤液的渗透率，避免钻井深度损害煤层。

结束语：

本文分析了韩城地区水平井快速钻进工艺，可以对于实际工作起到参考作用，促使相关工作人员根据韩城地区实际情况合理选择工作方式，保障整体工作质量和效率，推动韩城地区煤层气井健康发展。

参考文献：

[1]吴雪平.页岩气水平井钻井液技术的难点及选用原则[J].当代化工研究,2021(24):76-78.

[2]李亦白,王庆龙,魏舒,李凌宇,柳海啸.水平井技术在低渗透油藏开发的应用分析[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(11):152-153.

[3]李万学.水平井钻井技术及其在石油开发中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(10):172-173.

[4]陈海宇,王新东,林晶,陈涛,李辉,范琳.新疆吉木萨尔页岩油超长水平段水平井钻井关键技术[J].石油钻探技术,2021,49(04):39-45.