定向钻井技术 高效开采煤层气(新编版)

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定向钻井技术高效开采煤层气

(新编版)

Safety management is an important part of production management. Safety and production are in

the implementation process

定向钻井技术高效开采煤层气(新编版)

煤层气，又称煤层甲烷，俗称瓦斯，人们对它爱恨交加。爱的是它是一种清洁能源，有很大的利用价值；恨的是它是矿难的原因之一。因此，安全有效地采集煤层气可谓是一举两得的好事。近些年，部分国家开始用定向钻井技术开采煤层气，取得了良好效果。

定向钻井，简单说就是让向地下竖着打的井拐个弯，再顺着煤层的方向横着打井。定向钻井采集煤层气的原理同传统方法一样，即通过抽水减压，逼出煤层气，再进行采集。但两者的区别在于，传统方法只用竖井穿到煤层采集，而横向井顺着煤层的走势大大增加了采气的面积，因而提高了效率。定向钻井通常在石油和天然气开发中使用较多，但近些年煤炭行业也越来越多地将这项技术用于矿山开采前的瓦斯抽放、排水、矿井探查等方面。在煤炭领域使用这一技术的主要有美国、澳大利亚、欧洲、南非等国家和地区，而利用这一技术采集、利用煤层气的国家以美国和澳大利亚等国为主。

澳大利亚目前有17个煤矿用定向钻井技术排放井内瓦斯，以确保安全生产。而悉尼的一家公司在2000年成功地利用这一技术在地下600米深处开出了一口商业用煤层气井。美国的一些煤矿企业为了矿井安全和开采煤层气也热衷采用定向钻井技术。在2000年，美国10％的煤层气井都采用了这项技术。由于这项技术的逐步开发，部分美国和澳大利亚企业的煤层气产量都得到了提高。

资料显示，定向钻井的纵向深度一般在600～1200米，横向煤层钻井长度可达到400米。据美国某钻探公司的个例统计，采用横井采气比传统的单一竖井采气的初期产量可高出10倍，气井的生产寿命也会增加。根据对某些项目的估算，运用定向钻井法商业采集煤层气的内部回报率为15～18％，明显高于传统竖井采集法约3％的内部回报率。

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水平井钻井技术经验概述

第一章定向井（水平井）钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）T．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然 石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井（多底井） 国外定向井发展简况

（表一）

10．井眼尺寸不受限制 11．可以测井及取芯 12．从一口直井可以钻多口水平分枝井 13．可实现有选择的完井方案 （4）．短曲率半径水平井的优缺点 优点缺点 1．井眼曲线段最短1．非常规的井下工具 2．侧钻容易２．非常规的完井方法 3．能够准确击中油层目标３．穿透油层段短（120—180米）4．从一口直井可以钻多口水平分枝井４．井眼尺寸受到限制

5．直井段与油层距离最小５．起下钻次数多 6．可用于浅油层６．要求使用顶部驱动系或动力水龙头 7．全井斜深最小７．井眼方位控制受到限制 8．不受地表条件的影响８．目前还不能进行电测 第三节定向井的基本术语解释 1）井深：指井口（转盘面）至测点的井 眼实际长度，人们常称为斜深。国外 称为测量深度（MeasureDepth）。 2）测深：测点的井深，是以测量装置 率是井斜角度（α）对井深（L?）的一阶导数。 dα Kα＝─── dL 井斜变化率的单位常以每100米度表示。 8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，?是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。计算公式如下： dΦ ＫΦ＝─── dL

钻井工程技术规范

Q/YCZJ 延长石油油气勘探公司企业标准 钻井工程技术规范 油气勘探公司钻井工程部

目录 前言V 1范围 1 2规范性引用文件 1 3钻前基建工程 2 3.1井位勘定 2 3.2井场布置 2 3.3井场土建工程 3 4公路工程 4 5验收 4 6钻井设备的安装与调试 5 6.1水电安装 5 6.2机械设备安装 5 6.3井架安装与起升7 6.4电气设备的安装及调试8 6.5气控系统安装要求9 6.6顶驱安装、调试、使用9 7钻井环境安全要求1 1 8钻进作业1 2 8.1钻进1 2 8.2井身质量控制1 3 8.3取心1 4 8.4起下钻、接单根1 6 8.5钻头18 8.6钻具19 8.7钻具探伤、试压、倒换、错扣检查制度20 8.8螺杆钻具20 8.9钻井仪表的使用与维护2 1 9固井2 1 9.1固井设计2 1 9.2固井准备2 3 9.3下套管2 6 9.4注水泥施工2 6 9.5尾管固井27 9.6分级固井27 9.7环空蹩回压候凝28 9.8固井后期工作28 9.9套管试压28 9.10固井质量标准28 10钻井液29 10.1井场钻井液实验室29 10.2钻井液材料存放场所3 1 10.3容器、设备3 1 10.4钻井液性能3 1 10.5钻井液的配制及维护处理3 2

10.6钻井液固相控制3 4 10.7井漏的防治措施3 4 10.8储层保护3 4 10.9钻井液材料使用及管理3 5 11井控3 5 11.1井控设计3 5 11.2井控装置安装、试压、使用及管理37 11.3钻开油气层前的准备和检查验收4 2 11.4钻井及完井过程中的井控作业47 11.5溢流的处理和压井作业50 11.6防硫化氢安全措施5 1 11.7井喷失控的处理5 4 12定向井、丛式井、水平井5 4 12.1设计原则5 4 12.2钻具组合5 4 12.3定向钻进5 6 13欠平衡钻井57 13.1适用条件57 13.2设计原则57 13.3井口装置及设备要求57 13.4施工准备57 13.5施工作业58 13.6欠平衡钻井作业终止条件59 14气体钻井59 14.1适用条件60 14.2设计原则60 14.3设备及场地要求60 14.4施工准备60 14.5施工作业6 1 14.6气体钻井作业终止条件6 2 14.7安全注意事项6 2 15中途测试6 3 15.1测试原则6 3 15.2施工设计6 3 15.3施工准备6 4 15.4施工作业6 5 15.5资料录取与处理67 15.6H S E要求67 16井下事故的预防和处理67 16.1卡钻67 16.2防断、防顿69 16.3防掉、防碰天车70 16.4防止人身事故7 1 16.5其它7 1 17完井和交井7 2 17.1完井质量要求7 2 17.2交井程序7 2 17.3交井资料7 3 附录A7 4 （规范性附录）7 4

煤层气钻井中的几个关键技术问题

煤层气钻井中的几个关键技术问题 2008-11-17 来源 关于煤层气 1.1煤层气的成因及主要成份 煤层气是一种在含煤岩层中，以腐植性有机物质为主的成煤物质在成煤过程中自生、自储式非常规的天然气，俗称瓦斯，主要成分为CH4，占90%以上。煤层气在煤层中生成，并以吸附、游离状态储存在煤层及邻近岩层之中。 1.2煤层气的危害 煤层气一直被看作是对煤矿开采造成严重安全威胁的有害气体，在煤炭开采史中，由于煤层气导致了多起瓦斯、煤尘爆炸事故和煤与瓦斯的突出事故。煤层气的主要成分甲烷是具有强烈温室效应的气体，其温室效应要比CO2大20倍，散发到大气中的甲烷污染环境，导致气候异常，同时大气中的甲烷消耗平流层中的臭氧，而臭氧减少使照射到地球上的紫外线增加、形成烟雾，还可诱发某些疾病，危害人类健康。 1.3煤层气的利用 另一方面，甲烷作为煤层气的主要成分，其常温下的发热量为3.43～ 3.71MJ/Nm3，其热值与天然气相当，是一种高效、洁净的非常规天然气，可以用作民用燃料，也可以用于发电和汽车燃料，还是化工产品的上等原料，具有很高的经济价值。 1.4山西沁水潘庄矿区煤层气开发 山西沁水潘庄矿区煤层气开发已经初具规模，其中由中联公司开发的煤层气井日产气量平均在2000m3以上，主要用作化工及工业燃料、汽车燃料等，山西晋城煤业集团所属的寺河煤矿正在建设全国最大的120MW燃气轮低热值煤层气发电站。 1.5煤层气钻井工艺 煤层气钻井工艺基本和石油钻井工艺相似，都是在井眼钻成后，全井下生产套管，固井，然后通过射孔、压裂等工艺，最后达到采气的目的。一九四队从2006年8月起在山西沁水县为中联公司施工煤层气井，已成功完井6口，进尺2800多米，实现产值300余万元。本文结合煤层气井施工的实际，提出煤层气井钻井施工中防止井斜、钻井液固相控制、煤层钻进、下套管和固井这四个关键性技术问题。 2.煤层气钻井施工中的几个关键技术问题 2.1钻井防斜 2.1.1煤层气钻井对井斜的要求 由于在钻井完成后，还要进行射孔、压裂、安装井下装置等后续施工，对于钻井质量中的井斜有严格的要求，井深500m井斜0～1.0°为优质，1.0～2.5°为合格，超过2.5～3.0°为不合格，超过3.0°为报废。 2.1.2造成井斜的主要原因

定向钻井技术交流

定向钻井技术 在阜康煤层气示范工程中的应用 新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队 2014年11月20日

定向钻井技术在阜康煤层气示范工程中的应用刘蒙蒙（新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队） 摘要 探讨和总结定向技术在新疆阜康白杨河矿区煤层气开发利用先导性示范工程钻井工程中的应用，介绍定向设计，定向仪器工作原理及使用。由于地理条件、排采地面工程、节约成本、增加采收率的需要，示范工程大部分井设计为丛式井，也有两口L型井和一口U型对接井，加上地层倾角大地层造斜严重，所以为了达到设计要求必须引进定向钻井技术。本文主要从井眼轨迹设计、定向仪器、定向工艺、定向实例四方面进行介绍。 关键词：定向技术、钻井工程、定向仪器 阜康煤层气示范工程项目由156队承担施工，其中定向钻井由156队工程技术科参与施工3口，独立施工1口。156队工程技术科已培养出学习和应用掌握定向钻井的技术人员，具有基本的定向设计、定向施工、定向验收能力。 1 定向井眼轨迹设计 定向井眼轨迹的设计涉及的因素很多。为满足地质及生产的要求，设计需要选择合适的造斜点、造斜强度、最大井斜角、稳斜段长度；为了同井台以及相邻井台各井之间的防碰，需要选择合理的大门方向和做防碰设计。此外，造斜强度的选择要考虑钻具及套管的强度、摩阻。造斜点的选择必须深于表层套管一倍仪器另长的深度。根据造斜强度选择合理的钻具组合、不同弯度的螺杆钻具。最大井斜角过小稳斜段方位不易控制，最大井斜角过大对钻进、下套管、排采不利，同时增加造斜段工作量。 1.1 示范区井型简介 示范工程设计的丛式井、L型井以及U型对接井 图1-1 示范工程三段式、五段式、U型井轨迹示意图

定向井(水平井)钻井技术概述

第一章定向井（水平井)钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被(英)Ｔ.A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为,定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。 早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达1０,654米; 水平位移最大的定向井是BＰ勘探公司于己于199７年在英国北海的Ｒｙtｃh Ｆａｒｍ油田钻成的M1１井,水平位移高达１，011４米。 垂深水平位移比最高的是Sｔatoｉl公司钻成的的33/9—Ｃ2达到了１：3.1４； 丛式井口数最多，海上平台:9６口;人工岛:170口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深16８5米，垂直井深表遗憾350米，水平位移4４4.2米，最大井斜9２°，水平段长１60米；7０年代扩大实验,推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JＦ128井,井深达到70００米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井,水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移达到2666米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河50丛式井组,该丛式井组长３８4米,宽１1５米,该丛式井平台共有钻定向井４2口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井

定向井技术(入门基本概念)

定向井技术(入门基本概念)

定向井技术（部分） 编制：李光远 编制日期：2002年9月9日 注：内部资料为企业秘密，任何人不得相互传阅或外借泄露！！！

一、定向井基本术语解释 1）井眼曲率：指在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化，与“全角变化率”、“狗腿度严重度”都是相同含义。 K= v a SIN l l a 2*22 ?? ? ????Φ+??? ???? 式中： 均值 相邻两点间井斜角的平际长度 相邻两测点间井段的实的增量相邻两测点的增量相邻两测点----?--?Φ--?v a l a 方位角井斜角 2）井斜角、方位角和井深称为定向井的基本要素，合称“三要素”。 3）αA ：A 点的井斜角，即A 点的重力线与该点的井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 4）ΦA ：A 点的井斜方位角，亦简称“方位角”，即从正北方向线开始，顺时针旋转到该点井眼前进方向线的夹角。单位为“度”； 5）S B ’：B ’点的水平位移，即井口到B ’点在水平投影上的直线距离，也称“闭合距”。单位为“米”； 6）ΦS ：闭合距的方位角，也称“闭合方位角”。单位为“度”； 7）L A ：A 点的井深，也称“斜深”或“测深”，即从井口到A 点实际长度。单位为“米”； 8）H A ：A 点的垂深，即L A 在H 轴上的投影。 H A 也是A 点的H 坐标值。同样，A 点在NS 轴和EW 轴上的投影，也可得到A 点的N 和E 坐标值。 9）磁偏角：某地区的磁北极与地球磁北极读数的差异； 10）造斜点：在定向钻井中，开始定向造斜的位置叫造斜点、通常以开始定向造斜的井深来表示； 11）目标点：设计规定的、必须钻达的地层位置，称为目标点； 12）高边：定向井的井底是个呈倾斜状态的圆平面，称为井底圆。井底圆上的最高点称为 高边。从井底圆心至高边之间的连线所指的方向，称为井底高边方向。高边方向上水平投影的方位称高边方位，即井底方位； 13）工具面：造斜工具面的简称。即在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的 那个平面； 14）工具面角：工具面角有两种表示方法： A 、高边基准工具面角，简称高边工具角，即高边方向线为始边，顺时针转到工具

煤层气井钻井井控实施细则

煤层气钻井井控实施细则（暂行） 中石油煤层气有限责任公司 ○二一一年四月

目录 一一一总则 一一一风险评估和分级管理 一一一一级风险井井控管理 一一一二级风险井井控管理 第五章防火、防爆措施 第六章井控应急救援 第七章井控技术培训 第八章井控管理制度 第九章附则

第一章总则 第一条煤层气是一种以吸附态吸附在煤的微孔隙表面的气体，需要通过排水降压方式才得以采出，是一种非常规气藏。 第二条为了进一步推进煤层气钻井井控工作科学化、规范化，提高井控管理水平，有效预防井喷事故的发生，保证人民生命财产安全，保护环境和油气资源不受破坏。参照中国石油天然气集团公司《石油与天然气钻井井控规定》，结合煤层气自身开发特点制定本实施细则。 第三条本实施细则适用于煤层气勘探开发钻井工程施工作业，进入所辖地区的所有钻井队伍及相关技术服务队伍应执行本细则。 第二章风险评估和分级管理 第四条井控风险评估 根据煤层气特点，将煤层气钻井作业风险划分为两级，按二 级井控风险进行管理。 一级风险井：预探井、含浅层气和CO2、H2S等有毒有害气体的开发井、评价井。 二级风险井：不含浅层气和CO2、H2S等有毒有害气体的详探（评价）井、开发井。 第五条井控分级管理 （一）井控装备配套 一级风险井必须安装防喷器，二级风险井在满足一次井控的条件下，可不安装防喷器。

（二）管理要求 一级风险井：相关建设单位在公司专业管理部门的指导下全 面进行管理。 二级风险井：相关建设单位独立进行全面管理。 第三章一级风险井井控管理 第六条井控设计是钻井地质和钻井工程设计的重要组成 部分，公司地质、工程设计部门要严格按照井控设计的相关要求进行井控设计，需由公司主管部门负责审核审批。 第七条钻井井口距离高压线及其它永久性设施不小于75m，距民宅不小于100m；距铁路、高速公路不小于200m；距学校、医院、油库、河流、水库、人口密集及高危场所等不小于500m。若安全距离不能满足上述规定，应组织进行安全、环境评估，并制定有针对性的井控措施和应急预案。 第八条地质设计应根据物探资料及本构造邻近井和邻构造的钻探情况，提供本井全井段预测的地层压力系数、浅气层、有毒有害气体资料和复杂情况。 第九条工程设计应根据地层压力系数、浅气层资料、岩性剖面及安全钻进的需要，设计合理的井身结构和套管程序，绘制 各次开钻井口装置及井控管汇安装示意图，并提出相应的安装、试压要求。 第十条工程设计应根据地质设计提供的资料进行钻井液设计，钻井液密度以各裸眼井段中的最高地层孔隙压力当量钻井液密度值为基准，另加一个安全附加值0.02g/cm3～0.15g/cm3；具

水平井工艺技术措施

水平井技术措施 1. 侧钻 1) 直井段要保证钻直，钻进至造斜点测ESS，及时计算出井身轨迹数据，以此为依据计算设计下部施工的井眼轨道； 2) 侧钻井段要选择在井径规则、钻时较快的井段，最好是砂岩段； 3) 水泥塞要保证打实，候凝48小时以上，检查水泥塞质量。检查方法：修水泥面，试钻钻压50~80千牛，钻时不高于5~8分/单根，水泥塞质量达到上述要求后钻至侧钻点井深； 4) 侧钻用直马达加弯接头，使用MWD监测井身轨迹的变化情况，判断是否侧钻成功； 5) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 6) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 7) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 8) 钻井参数服从马达参数，轻压，根据钻进直井段时的钻时选择控制好侧钻钻时； 9) 随时注意钻进时的返砂情况，根据返砂情况及时调整钻井参数，确认新井眼与老井眼偏离2米，新砂样达90%，可确定出新井眼，方可起钻； 10) 起钻前，充分循环至振动筛上无砂子返出； 11) 起钻后采用导向系统钻进。 2. 导向钻进 1) 严格按照推荐上扣扭矩紧扣； 2) 控制起下钻速度在15柱/小时以下； 3) 若下钻遇阻，划眼时应保证工具面是钻进该井段时使用的工具面； 4) 开泵前要确保已安放了钻杆泥浆滤清器； 5) 钻井参数参考马达使用参数； 6) 如果造斜率偏高，马达角度在2度以下可考虑采用10－30转/分以下的转速启动转盘导向钻进; 7) 如果造斜率偏低，起钻换高角度马达； 8) 工具造斜率应稍高于设计造斜率，避免因造斜率不足而起钻； 9) 实际施工过程中，应使实钻轨道尽量靠近设计轨道； 10) 根据现场实际情况，分段循环，及时短起下，保证井眼清洁； 11) 钻具倒装，原则是井斜30度以深井段采用18锥度钻杆，加重钻杆

井矿盐钻井技术规范(QBJ20387)

第二章钻机选型、土建工程及设备安装 第一节钻机选型原则 条按钻井目的、矿层埋藏深度、钻采方式、井身结构、技术措施，结合地形地貌、交通条件等因素综合进行钻机选型。注意其公称负荷，不得超载。 条采用涡轮钻进时，所选用的钻机必须满足其泵时和泵压的要求。 条使用喷射钻井时，所选用的钻机应满足喷射条件的要求；钻双筒井和多底井、定向井，应选择能安置双转盘或转盘可移动安装的钻机。 第二节土建工程 井场设计及布置 1、井场设计应根据钻机类型及施工要求确定井场面积和方向。 常用各型钻机的井场面积

2、3000米以内的钻机，宜使用组装式活动基础，其承压能力应能满足施工安全要求。 3、井场内应放坡1～3%，并有排水沟和排污池。 井场公路，应能满足钻井工程车和作业车辆的安全通行。 机泵房、值班房 无钻塔漨布的钻机、建井同期大于三个月或多雨地区，搭临时性棚房。 生活用房 施工期中，就近解决。按定额配备。

第三节安装 2.3.1 水、电、通讯 1.水源要可靠，供水能力应保证生产和生活用水。 2.井场电器设备和线路应合理布置。生产线路与生活线路分开；探照灯与其他灯分开。架线高度应保证汽车和特种车辆的通行。架空电力线与井架绷绳至少相距3米，并不得在绷绳上空交叉穿过。 3.通讯：井场和队（厂）部应有通讯联络。 2.3.2井架 钻机井架的主要部件不得有裂纹及严重锈蚀、变形、弯曲。井架螺栓、螺帽及弹簧垫圈必须安装齐全。井架底座四角高差不大于3毫米，活动基础高差不大于5毫米。井架绷绳数、直径、方向严格按各型井架出厂规定架设，用正反螺丝绷紧，与地面呈45°角。绷绳坑之大小及深度，根据井架负荷及土质差异地行计算后决定。使用基木的井架应安装避雷器。 2.3.3导管、鼠管 1、导管：松软地层埋导管，管坑深度不大于1米，坑底铺一层0.3米厚的混凝土。导管脚焊呈喇叭口，以免陷落及预防钻具碰挂，导管对中后外灌混凝土固定。导管采用套管或壁厚3毫米以上的螺旋

煤层气钻井与完井技术

煤层气井钻井完井技术浅议 蒋作焰 【摘要】：煤层在储层物性、机械力学性质及储集方式等方面具有与常规油气储层不同的特征；这些特征决定了煤层气井钻井、取心、完井及储层保护诸技术的特殊性。据此，我们从钻井完井工程的角度分析了现有技术存在的问题和制约煤层气开发效果的主要因素。研究并形成了一整套煤层气井的取心技术、储层保护技术和完井技术。这套技术应用于中国多个煤层气试验开发区，不仅满足了地质评价的需要，也为实现煤层气工业性开采起到了积极推动作用。 【关键词】：煤层气钻井技术完井技术 【作者】：蒋作焰2006年毕业于长江大学石油工程专业，中原石油勘探局钻井一公司工程师。

前言 煤层气又称煤层甲烷,是一种优质高效清洁能源。凭借良好的安全效益、环保效益和经济效益，煤层气的勘探开发已在国际上引起广泛的关注。我国煤层气资源十分丰富,但是目前我国的天然气勘探开发还处于起步阶段。中原钻井通过多年的攻关研究和试验，形成并掌握了一整套适合煤层气的钻井完井工艺技术，其内容包括：煤层造穴技术、连通技术、煤层井眼轨迹控制技术、水平分支井技术、充气欠平衡钻井技术、煤层绳索取心技术、煤层气完井技术、煤储层保护技术、煤层气井完井技术等。 一、煤层气井钻井完井的特殊性 煤层气钻井完井技术是建立在煤层地质力学性质及开采要求基础之上的。煤层具有不同于其他储层的特殊地质特性表现在以下几个方面： 1、井壁稳定性差，容易发生井下复杂故障。 煤层机械强度低，裂缝和割理发育，均质性差，存在较高剪切应力作用。因而煤层段井壁极不稳定，在钻井完井过程中极易发生井壁坍塌、井漏、卡钻甚至埋掉井眼等井下复杂。 2、煤层易受污染，实施煤层保护措施难度大。 煤层段孔隙压力低且孔隙和割理发育，极易受钻井液、完井液和固井水泥浆中固相颗粒及滤液的污染；但在钻井完井过程中，为安全钻穿煤层，防止井壁坍塌，又要适当提高钻井液完井液的密度，保持一定的压力平衡。这就必然会增加其固相含量和滤失量，加重煤层的污染。因此，存在着防止煤层污染和保证安全钻进的矛盾，从而使实施煤层保护较油气层更为困难。 3、煤层破碎含游离气多，取心困难。

控压钻井技术规程

控压钻井技术规程 一、打开油气层前准备 1、打开油气层前要进行控压技术交底（交底容:地质、工程、钻井液和井控装备、控压措施等方面）；技术交底由钻井监督和地质监督组织，预测地层硫化氢含量高地层压力异常井有有项目部井控专家组织,井队、录井、泥浆、控压、定向井及井控专家等相关人员参加，可以在钻开油气层验收时进行。交底要以本井钻井、地质设计和本井实际情况为依据，全面分析可能存在的井控风险，制定有针对性的技术措施和应急预案，并形成本井控压钻井作业指令书由井队遵照执行。如油田有新的规定,按油田规定执行。 2、由项目经理部依据设计确定钻开油气层的密度。 3、对井控装备、硫化氢检测与防护、泥浆材料、重浆及除硫剂的储备、人员配备、井控专家到井情况、应急预案及演练、钻开油气层提出问题的整改情况等进行全面检查合格后，方可打开油气层。 4、根据邻井实钻情况，预测油气显示层位井深，在钻开显示层前要预先在钻井液中加入2%的除硫剂进行预处理，并维持出口钻井液的PH值为11以上，现场除硫剂储备不少于5吨（以设计为准），新浆补充须符合钻井时的PH值和除硫剂的含量； 5、根据钻井井控实施细则或钻井设计的相关规定，现场确保储备比重1.40g/cm3以上重浆有效量80m3以上，石灰石储备100吨以上（以设计为准）。 6、强化泥浆和录井坐岗监测制度，无论任何作业工况，钻井班

都必须落实专人24小时坐岗，观察钻井液池液面变化和钻井液出口情况，确保第一时间发现溢流，迅速准确关井，并按汇报程序汇报。 7、奥系目的层作业，钻具必须带两只浮阀（MWD接头前和出套管鞋安装），起钻前必须在井底充分循环(一周半以上)进出口钻井液密度差不超过0.02g/cm3正常后方可进行起钻作业，油气层以上300m严格控制起钻速度，起钻必须按起出钻具体积（闭排）的1.5倍挤灌井浆。地质录井队人员和泥浆坐岗人员必须依次记录灌入量，并核对与起出钻具体积是否相符，同时要观察灌钻井液的间隙中出口管是否断流等情况。 8、钻进中若遇到钻速突然加快、放空、气测及油气水显示异常等情况，立即停钻观察，泥浆工和录井队加强液面的监测。如出现井漏失返，立即吊灌起钻(吊灌量是起出钻具体积的1.5～2倍)，起到套管鞋，关井观察，泥浆工和录井核对好灌入量。 二、常规控压钻井技术措施 1、打开油气层关井观察15分钟后，如果套压≤5 MPa，直接进行常规控压作业，井口控压值≤5 MPa；若井口套压＞5MPa，可请示提高钻井液密度，利用工程师法节流循环压井，降低井口压力，最终井口控压值≤5MPa，液面基本稳定，进行常规控压钻进。 2、控压循环或钻进期间在钻井液中及时增加除硫剂含量，保持钻井液的PH值为11以上，维护钻井液性能；井口控压不大于5MPa 以微过平衡方式继续控压钻进，出口点火，专人监测空气中H2S含量。如果钻井液中H2S含量在一个迟到时间大于20PPm时，立即进行关

定向井钻井工程师技术等级晋升标准

定向井钻井工程师技术等级晋升标准 四级工程师 1专业理论知识 1.1了解钻井工艺的主要环节（如钻进、下套管、注水泥、电测等）及其实现方法； 1.2能看懂定向井工程设计书内容； 1.3熟知各种常规钻具和套管的技术规范和机型； 1.4了解钻井设计的基本原则、设计程序、设计内容； 1.5掌握井眼轨迹计算参数和计算方法； 1.6掌握定向井专用工具的工作原理及其技术规范； 1.7掌握单点、电子多点、地面记录陀螺的工作原理和技术规范； 1.8掌握井下动力钻具的工作原理、内部结构和技术规范； 1.9了解海洋钻井平台主要设备及其技术性能规范； 1.10了解海洋钻井平台主要仪器、仪表的用途及其技术性能； 1.11掌握海洋常用的钻井工具及其技术规范； 1.12了解钻井取芯基本原理； 1.13了解海洋钻井作业的基本安全常识。 2操作知识 2.1掌握单点、电子多点和地面记录陀螺操作技能，能独立地进行井眼轨迹参数测量和计算； 2.2会正确选用定向井专用工具，并能正确组合； 2.3会正确选用动力钻具，掌握其正确操作要领； 2.4能正确判断钻井指重表、泵压表、扭矩表、流量表，并根据以上仪表读数判断井下情况（如钻压、遇卡、遇阻等）； 2.5会正确选用配合接头及其上扣扭矩； 2.6能正确选用各种钻井工具，并掌握其操作要领； 2.7会看懂较复杂的钻井工具装配图，并能绘制简单零配件的机加工图； 2.8会记录钻井班报表、日报表以及定向井测量数据记录； 2.9能进行日常定向井专业英语交流； 2.10能识别各种型号取芯工具、取芯钻头基本类型和应用范围、性能参数，以及组装、保

养取芯工具的技能。 2.11油田常用单位（英制）和公制单位熟练换算； 2.12能用英语进行作业技术交流。

导向钻井技术(讲课版)

导向钻井技术 （胜利钻井工程技术公司周跃云） 基本概念 在定向井、水平井钻井中，为了使井眼轨迹得到合理的控制，世界各国相继开发研究了各种相应的技术，这些技术大致可分为两方面：一是预测技术，一是导向技术。 预测技术是根据力学和数学理论，对影响井眼轨迹的各种因素进行分析研究，从而预测各种钻具组合可能达到的预期效果。但目前的预测技术水平远远低于所要求的指标。鉴于此，导向技术应运而生。 导向技术是根据实时测量的结果，井下实时调整井眼轨迹。井下导向钻井技术是连续控制井眼轨迹的综合性技术，它主要包括先进的钻头（一般为PDC钻头）、井下导向工具、随钻测量技术（MWD、LWD等）以及计算机技术为基础的井眼轨迹控制技术,其主要特点是井眼轨迹的随钻测量、实时调整。 导向钻井技术是随油藏地质的要求和钻井采油地面条件的限制而逐步发展起来的。在这种技术中，井下导向钻井工具处于核心地位，它决定导向钻井系统的技术水平，导向技术则是导向钻井系统的关键技术。

一、导向钻井的工具和仪器 定向井技术的进步与定向井工具和仪器的发展是相辅相成的，是密不可分的。定向井钻井实践的需要，设计开发了专门用于定向井的工具和仪器，并在钻井实践中得到完善和提高；随着定向井工具和仪器的发展，极大地推动了定向井工艺技术水平的进步；而工艺技术的进步，对定向井工具仪器又提出了更新更高的要求。胜利油田以及我国定向井发展的历程，充分地说明了这一辩证关系。 1.1 导向工具的主要类型 随着定向井、水平井和大位移延伸井的日益增多，各种相应的井下工具相继出现，如弯接头，变壳体马达，各种稳定器等。对这些工具一般要分为两大类：一为滑动式导向工具，二为旋转式导向工具。两者的主要区别在于导向作业时，上部钻柱是否转动，若不转动，则为滑动式导向工具，否者为旋转式导向工具。 1.1.1 滑动式导向工具 滑动式导向工具在导向作业时，转盘停止转动并被锁住，只有井底马达作业。调整好工具面，钻进一段时间后，再开动转盘，使整体钻柱旋转，以减少摩阻及改善井眼清洗程度，随后再根据需要进行定向作业。可以看出，这种作业方式要把大量的时间花费在定向作业上，尤其是深井作业更是如此。但其优点是成本低，易于实现。

第一章 定向井(水平井)钻井技术概述

第一章定向井（水平井)钻井技术概述 定向井、水平井的基本概念 定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）Ｔ．A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1９34年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由ＢP勘探公司钻成,井深达10,65４米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于１99７年在英国北海的ＲyｔｃｈＦarm 油田钻成的M11井,水平位移高达1，0１１4米。 垂深水平位移比最高的是Statoｉl公司钻成的的33/９—C２达到了１:3．14； 丛式井口数最多，海上平台:９6口；人工岛:17０口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深1685米,垂直井深表遗憾３5０米，水平位移444.2米,最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF１28井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平

647.2-2013_页岩气水平井钻井作业技术规范_第_2_部分：钻井作业(出版稿)

Q/SYCQZ 川庆钻探工程有限公司企业标准 Q/SYCQZ 647.2—2013 页岩气水平井钻井作业技术规范 第2部分：钻井作业 2013-12-22发布2014-01-22实施

目次 前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 钻井工程设计 (1) 4 井眼轨迹控制 (2) 5 防碰作业 (3) 6 水平段安全钻井 (3)

前言 《页岩气水平井钻井作业技术规范》分为五个部分： ——第 1 部分：丛式井组井场布置； ——第 2 部分：钻井作业； ——第 3 部分：油基钻井液； ——第 4 部分：水平段油基钻井液固井； ——第 5 部分：井控。 本部分为第 2 部分。 本标准按 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写规则》进行编写和表述。 本标准由川庆钻探工程有限公司提出。 本标准由川庆钻探工程有限公司钻井专业标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院、川庆钻探工程有限公司川东钻探公司、川庆钻探工程有限公司川西钻探公司 本标准主要起草人：张德军、赵晗、卓云、叶长文。

页岩气水平井钻井作业技术规范第2部分：钻井作业 1 范围 本标准规定了页岩气丛式井组钻井工程设计、井眼轨迹控制、防碰作业、水平段安全钻井等内容和要求。 本标准适用于川渝地区页岩气井的钻井作业。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 SY／T 1296 密集丛式井上部井段防碰设计与施工技术规范 SY／T 5088-2008 钻井井身质量控制规范 SY／T 5416 定向井测量仪器测量及检验 SY／T 5435-2003 定向井井眼轨迹设计与轨迹计算 SY／T 5547 螺杆钻具使用、维修和管理 SY／T 5619 定向井下部钻具组合设计方法 SY／T 6332-2004 定向井轨迹控制 SY／T 6396 钻井井眼防碰技术要求 Q／SYCQZ 001 钻井技术操作规程 Q／SYCQZ 372-2011 丛式井井眼防碰技术规程 3 钻井工程设计 3.1 井身结构 3.1.1 表层套管应封隔地表漏层和垮塌层，相邻两井表层套管下深错开20 m以上。 3.1.2 水平井技术套管下入位置井斜应不低于60°，若井下出现严重垮塌、钻遇高压油气，可提前下入技术套管。 3.1.3 油层套管尺寸不小于 11 4.3 mm，抗内压强度与增产改造施工压力之比＞1.25。 3.1.4 水平段长度宜控制在800 m ～ 1400 m。 3.2 靶区 3.2.1 靶区半径设计符合SY／T 5088-2008的规定，且满足井眼轨迹控制要求。 3.2.2 水平段井眼方向与地层最小主应力方向的夹角不小于 15°。 3.3 井眼轨道 3.3.1 每口井地下靶心与井口位置连线相互之间不宜空间交叉。

现场定向井管理制度及操作规范

直井、定向井施工管理规程 一、现场工程技术服务管理规程 一）高边的测量规程： 1、高边的测量钻台上必须有三个以上人各自测量计算，相互核对无误后（正 负没有异议、数值没有异议）方可输入计算机；输入计算机后两个以上 的人进行第二次核对确认，没有异议后把测量的计算结果和原始记录写 到工作笔记上，并写在当日日报表上，两个工程师签字确认（带队工程 师量取高边时必须亲自测量） 2、MWD的内角差和外角差，量内角差的时候，仪器每个扣必须打紧方可测 量，必须两个以上的工程师把关。 3、内角差必须归零：操作规程：海蓝仪器探管一定要预热半个小时以上（特 别是冬天施工）：在测量内角差时，探管一定要远离野营房等强磁的地方。 4、时刻牢记并重视：高边可以从磁性到重力，也可以从重力到磁性。井斜 不同的情况下可以互相转换。 5、定向两根单根后值班工程师要及时对工具面和实际钻出井眼进行核对， 不能确认时可再钻进4-5m，再次测量确认。 6、MWD短节以下的钻具丝扣，用液压大钳5Mpa，紧扣两次，如果用PDC 钻头，必须在用双钳5道锚头绳进行第三次紧扣，最好是用钢丝绳紧扣。 7、上井螺杆的高边，在螺杆上井后两个工程师要进行目测（以防厂家出厂 刻度槽出错）。 8、量高边时：千万要分清高边（槽）和标记号（槽）的区别，切不可错量！！！ 9、小井眼高边测量时，由于钻具外径小，容易粘扣，钻具要按规程的上扣 扭矩紧扣，绝不能超过标准，为保证高边的准确性：要求把大钳在三个 不同的方向上按规定的扭矩紧扣两次（合计六次）从而确保高边的准确 和不会发生偏移。 10、每次起出钻具和下钻前都必须复合高边的角差，且钻具入井后人才 能离开钻台；并一定要检查非螺旋扶正器螺杆钻具扶正块是否发生偏移。 11、带队工程师量取高边时，必须在钻台上，只相信自己测量取得的数据， 而不能听从别人。

羽状水平井钻井工艺

定向羽状水平井钻井工艺 定向羽状水平井技术适合于开采低渗透储层的煤层气,集钻井、完井与增产措施于一体。其主要机理在于多分支井眼在煤层中形成网状通道,促进微裂隙的扩展,又能连通微裂隙和裂缝系统,提高单位面积内的气液两相流的导流能力,大幅度提高了井眼波及面积,降低煤层气和游离水的渗流阻力,提高气液两相流的流动速度,进而提高煤层气产量和采出程度。 一、钻井设备： 1.钻机、钻塔、钻铤和钻具。 2.造斜工具 中、长半径造斜工具（包括P5LZ165、PSLZ197、P5LZ120三种尺寸系列、多种结构规格的固定弯壳体造斜马达）和短半径造斜工具。 3.水平井测井仪器。包括钻杆输送式、泵送式两种测井仪器和下井工具,以及湿式接头和锁紧装置等。 4.射孔工具。包括旋转弹架和旋转枪身等2种高强度定向射孔枪和传爆接头。 5.完井工具。包括金属棉筛管、新型套管扶正器及其它9种完井工具 6.铰接式钻具 羽状分支水平井的井眼轨迹是空间弯曲线,既有井斜的变化又有方位的变化,通常需要在钻铤或钻杆连接处加装一个具有柔性连接的铰接式接头。这种接头具有万向节的功能,在一定角锥度范围内可以任意方向转动,同时具有密封功能。此外,采用铰接式钻具组合,最大限度降低扭矩、摩阻和弯曲应力。 7.可回收式裸眼封隔器/斜向器

斜向器是分支井钻井的关键技术工具,对分支井的钻井起着至关重要的作用,它在分支点处引导钻头偏离原井眼按预定方向进行分支井眼的钻进。煤层气钻进中的斜向器是可回收式带裸眼封隔器的,它由斜向器和封隔器两部分组成,斜向器的斜面上开有送入和回收的孔眼,用于施工作业中送入和回收斜向器,可膨胀式封隔器用于固定和支撑斜向器。 8.井眼轨道控制 由于煤层可钻性好,钻速快,单层厚度薄(3～6m),井眼轨迹控制难度大。为将井眼轨迹控制在煤层内,可采用“LWD+泥浆动力马达”或地质导向钻井技术。实现连续控制,滑动钻进,提高轨迹控制精度,加快钻进速度。同时要避免井眼轨迹出现较大的曲率波动。钻进中尽量避免大幅度变动下部钻具组合结构、尺寸和钻进参数,并控制机械钻速在一定范围内变化,防止井眼出现小台肩现象。 9.其它工具和装备。例如专用取心工具、无磁钻挺、纺锤形稳定器等多种工具和装备。 二、材料： 钻井液：油基钻井液、水基钻井液、无土相钻井液和气基钻井液。 套管等。 三、工艺流程： 1.煤层气羽状水平井完井方法 分支井作为水平井与定向井的集成与发展，其技术难点不再是钻井工艺技术而是完井技术。同水平井及直井相比，分支井完井要复杂的多，主要是分支井根部的连接密封以及分支井眼能否再次进入的问题。目前，国外分支水平井的完井方法主要有三种：裸眼完井、割缝衬管完井和侧向回接系统完井。裸眼完井较为常见，但易出现井壁坍塌等问题。割缝衬管完井虽然能克服这一缺陷，但安装比较困难。如果水平段的岩性比较硬可用裸眼完井或割缝衬管完井，一般较软岩石可用水平井回接系统完井。实际操作中，可根据具体情况进行设计对于煤层气定向羽状分支水平井的完井方式，工艺较简单。如要采用裸眼完井，直接投产。2.钻出工艺 目前国外主要采用以下四种方法钻出分支井： 1）开窗侧钻

钻井技术操作规程(08年版)

Q/SYCQZ 川庆钻探工程公司企业标准 川庆钻探工程公司发布

目次 前言................................................................................. IV 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 钻前基建工程 (2) 3.1 井位勘定 (2) 3.2 井场布置 (2) 3.3 井场土建工程 (3) 3.4 公路工程 (3) 3.5 验收 (3) 4 钻井设备的安装与调试 (4) 4.1 水电安装 (4) 4.2 机械设备安装 (4) 4.3 井架安装与起升 (5) 4.4 电气设备的安装及调试 (7) 4.5 气控系统安装要求 (7) 4.6 顶驱安装、调试、使用 (7) 5 钻井环境安全要求 (8) 6 钻进作业 (9) 6.1 钻进 (9) 6.2 井身质量控制 (10) 6.3 取心 (10) 6.4 起下钻、接单根 (12) 6.5 钻头 (13) 6.6 钻具 (14) 6.7 钻具探伤、试压、倒换、错扣检查制度 (15) 6.8 螺杆钻具 (15) 6.9 钻井仪表的使用与维护 (15) 7 固井 (15) 7.1 固井设计 (15) 7.2 固井准备 (17) 7.3 下套管 (19) 7.4 注水泥施工 (20) 7.5 尾管固井 (20) 7.6 分级固井 (21) 7.7 环空蹩回压候凝 (21) 7.8 套管试压 (21) 7.9 固井后期工作 (22) 7.10 固井质量标准 (22) 8 钻井液 (22)

8.1 井场钻井液实验室 (22) 8.2 钻井液材料存放场所 (24) 8.3 容器、设备 (24) 8.4 钻井液性能 (24) 8.5 钻井液的配制及维护处理 (25) 8.6 钻井液固相控制 (26) 8.7 井漏的防治措施 (26) 8.8 储层保护 (27) 8.9 钻井液材料使用及管理 (27) 9 井控 (27) 9.1 井控设计 (27) 9.2 井控装置安装、试压、使用及管理 (28) 9.3 钻开油气层前的准备和检查验收 (32) 9.4 钻井及完井过程中的井控作业 (39) 9.5 溢流的处理和压井作业 (41) 9.6 防硫化氢安全措施 (42) 9.7 井喷失控的处理 (44) 10 测录井 (44) 10.1 常规测井 (44) 10.2 特殊测井 (45) 10.3 测井事故处理 (46) 10.4 综合录井 (46) 11 定向井、丛式井、水平井 (46) 11.1 设计原则 (46) 11.2 钻具组合 (47) 11.3 定向钻进 (48) 12 欠平衡钻井 (48) 12.1 适用条件 (48) 12.2 设计原则 (49) 12.3 井口装置及设备要求 (49) 12.4 施工准备 (49) 12.5 施工作业 (49) 12.6 欠平衡钻井作业终止条件 (51) 12.7 安全注意事项 (51) 13 气体钻井 (51) 13.1 适用条件 (51) 13.2 设计原则 (51) 13.3 设备及场地要求 (51) 13.4 施工准备 (51) 13.5 施工作业 (52) 13.6 气体钻井作业终止条件 (53) 13.7 安全注意事项 (53) 14 中途测试 (53) 14.1 测试原则 (54)