钻探的三种方法 钻探的三种方法介绍
1、地面钻探技术。地面钻探技术由于不受空问限制，可以采用大型车载钻机或井架作为提升系统，起下钻具、下套管以及控制钻压、送钻等；泥浆泵、高压泥浆管线、水龙带、水龙头、钻柱以及泥浆固控设备等组成泥浆循环系统，用来维持泥浆循环，对井底进行冲洗，将注人的高压泥浆能量传递给井底；此外，还包括动力和控制系统等。
2、井下钻探技术。井下钻探技术由于受到空间限制，多采用分体式的小型钻机，即将泵站、主机和操作台分开，以方便在狭窄巷道内搬迁、运输；随着巷道掘进的现代化，大断面巷道可以满足整体式履带钻机的运输，其驱动扭矩较分体式钻机有大幅度提高，因此钻孔深度也成倍增加。
3、定向钻进技术。定向钻进技术是指利用自然造斜规律，采取人工造斜手段，或者两者并用，使钻孔按照预定轨迹延伸，达到预定目标的钻进方法。
空气潜孔锤钻井工艺在煤层气开发中的应用
孙建平（中联煤层气有限责任公司 北京 100011）摘要 空气潜孔锤钻井工艺采用压缩空气作为动力兼循环介质，驱动潜孔锤工作，在煤层气井施工中实现欠平衡钻井，能提高钻井效率，降低煤层气开发成本，减少对煤储层的伤害。关键词 空气潜孔锤 钻井 煤层气Application of Air-flush Hammer Drilling Technology in CBM DevelopmentSun JianPing（China United Coalbed Methane Corp.，Beijing 100011）Abstract：The air-flush hammer drilling technology uses compressed air as the power and circulation medium to drive working of the hammer，which can realize under balance drilling of CBM，enhance drilling efficiency，lower development cost and relieve the damage to coal reservoirs.Keywords：Air-flush Hammer Drilling；Drilling；CBM前言空气潜孔锤钻井工艺是一种以压缩空气作为动力介质，驱动潜孔锤工作的欠平衡钻井工艺。在国外钻井施工中，由于空气潜孔锤钻井工艺具有钻井速度快，对储层的伤害小的特点，得到了广泛利用。空气潜孔锤钻井工艺适用于钻井直径102～311mm，钻井深度小于1000m，地质条件相对简单的钻井。煤层气井一般设计深度在300～1000m之间，生产套管直径多为139.72mm，地质条件相对简单，对储层保护要求高，非常利于空气潜孔锤钻井工艺的推广使用。为了在煤层气开发中缩短建井周期，降低建井成本，克服丘陵地区设备搬迁困难，中联煤层气公司在山西沁水潘河项目煤层气钻井工程中引进了两台T685WS空气潜孔锤钻机进行施工，取得了较好的效果。1 空气潜孔锤钻井工艺原理空气潜孔锤钻井工艺是一种以压缩空气作为动力介质，驱动潜孔锤工作的欠平衡钻井工艺。压缩空气兼做洗井介质，将井底岩屑携带至地面。在岩石硬度较大的地层中钻进时，空气潜孔锤钻井工艺与常规钻井工艺相比，能大大提高钻井效率。空气潜孔锤钻井效率高，有以下几个有利因素：（1）作用在潜孔钻头切削刃具上的载荷为冲击载荷，接触应力瞬时可达极高值，应力集中，促进岩石裂隙发育。（2）切削刃具磨损减少。（3）冲击频率高，有利于岩石破碎。（4）井底干净，最大限度地减少了重复破碎。2 空气潜孔锤钻井工艺的特点与常规钻井工艺相比，空气潜孔锤钻井工艺具有以下特点：（1）钻进效率高。在潘河项目钻井施工中，钻进基岩平均钻速达到了240m/d。（2）设备数量少，易于搬迁，非常适合丘陵地区施工。（3）对储层伤害较小。由于钻井时采用空气或空气泡沫作为钻井液循环介质，井内钻井液压力远低于地层压力，实现了欠平衡钻井；另外，由于空气潜孔锤钻进时，岩屑颗粒大，井底干净，大大减少了固相颗粒进入储层的可能。因此，空气潜孔锤钻井工艺能减少对储层的伤害。（4）利于岩屑录井。采用空气潜孔锤钻井工艺钻进时，岩石破碎机理主要是依靠高频率冲击形成体积破碎，岩屑颗粒大，由于岩屑上返速度快，迟到时间极小，非常利于岩屑录井。（5）对环境污染小。空气或空气泡沫中不添加任何化学试剂，岩屑上返至地面后，固相、液相及气相迅速分离，基本上不存在钻井液污染。3 空气潜孔锤钻井工艺的适用范围空气潜孔锤钻井工艺的推广使用主要受制于钻井井径及地质、水文条件。3.1 钻井井径空气潜孔锤钻井工艺携带岩粉的能力主要取决于空气上返速度，钻井外环空间过大时岩粉上返困难，因此空气潜孔锤钻井通常广泛用于井径400mm以下的钻井施工。目前，国外公司通过增加空气压缩机风量、风压，开始将空气潜孔锤钻井工艺用于井径400～600mm的钻井施工。3.2 地质条件空气潜孔锤钻井工艺最适宜钻进粗粒而不均匀的地层，在6～9级岩石中钻进效果尤为突出。钻进裂隙发育的地层时，往往由于空气漏失，风压下降，钻进速度相对降低。3.3 水文条件空气潜孔锤钻井时，空气快速上返造成井内液注压力远小于地层压力，形成抽水现象，如水量大于10m3/h，钻速将大大下降。3.4 钻井深度钻井深度超过1000m时，由于受风压机风压、风量的限制，岩粉返排困难，空气潜孔锤钻井工艺钻进效率低于常规钻井工艺效率。4 空气潜孔锤钻井工艺主要钻进参数的选择影响空气潜孔锤钻井速度的参数主要是轴向压力、回转速度、冲击功及冲击频率等。对于不同硬度的岩石，参数的选择差异较大。钻进硬度小的岩石时，钻进参数应主要满足回转切削碎岩的要求；钻进坚硬但胶结不好的岩石时，钻进参数应满足冲击碎岩的需要，以形成体积破碎；钻进坚硬致密的岩石时，钻进参数则应满足冲击和回转两种碎岩作用。5 工程实例在山西沁南潘河煤层气项目施工中，空气潜孔锤钻井工艺得到了大规模的推广使用。5.1 潘河项目煤层气井钻井工程概况潘河煤层气井主要布置在沁水盆地潘庄1号井田，一期工程第一阶段共布置煤层气井40口，目标煤层为3＃煤层，厚度约6m。该区钻井设计井深 300～520m，采用直径139.72mm生产套管完井，布井间距300m。该区煤层稳定，构造简单，但地形起伏较大，不适于大型设备搬迁。为减少井场占地面积，提高钻井速度，并降低对煤储层的伤害，引进了两台T685WS空气潜孔锤钻机进行施工。5.2 T685WS 空气潜孔锤钻机主要配置及性能T685WS空气潜孔锤钻机是美国Schumm公司生产的车载顶驱钻机，车身长15m，宽2.3m，自重30t，主要配置如下：5.2.1 动力系统。主发动机为康明斯QSK-19型，功率563kW，由曲轴前法兰盘向液压泵提供动力，从飞轮一端驱动空压机。5.2.2 回转及提升给进系统。由全自动液压动力头驱动，最大提升能力45t，最大扭矩12045N·m，转速0～143r/min无极调速。该钻机顶驱动力头既可加压给进，也可通过上提钻具减压给进。5.2.3 井架结构。井架为焊接的巨型钢管结构，最大提升高度11.80m。井架底部的滑块箱内有用于114mm、203mm、368mm标准钻具的滑块套子。井架底部最大开口直径为711mm。5.2.4 空压机系统。该钻机配置两挡油淹没旋转螺杆空压机，配有空气释放控制装置。空压机最大排量36m3/min，最大排放压力2.4Pa，并配有外接空压机、增压机接口。5.2.5 操作系统。该钻机回转及提升给进系统操作手柄集中，可根据井内情况调节给进压力、转速。该钻机还配有起加卸钻具、套管的专用快绳。5.3 空气潜孔锤钻井工艺使用情况在潘河一期40口钻井施工中，有30口钻井采用空气潜孔锤钻井工艺施工。钻井结构均为一开井径311mm，二开井径215.9mm。在施工中，全井采用英格索尔-兰德公司生产的DHD系列无阀风动冲击器钻进。5.3.1 钻进参数的选择。T685WS空气潜孔锤钻机常规配备的风压机出口压力为2.4MPa，风量为36m3/h。采用钻进参数见表1。表1 钻进参数表5.3.2 钻进效率分析。在潘河项目30口煤层气井施工中，26口井钻进时井内最大涌水量小于8m3/h，非常适合空气潜孔锤钻进。在施工中，最高钻速达30m/h，平均钻速10m/h，单井平均建井周期6.5天，仅为常规钻井工艺建井周期的一半。其余4口井在施工中井内涌水量较大，最大涌水量达30m3/h，井内液柱压力大，岩屑上返困难，潜孔锤不能正常工作，钻速较低。为实现欠平衡钻进，通过钻机泡沫注入泵注入2%浓度的ADF泡沫剂，降低井内液柱压力，实现正常钻进。在这4口煤层气井的施工中，最低钻速达4m/h，平均钻速达7m/h，平均建井周期9d，较常规钻井工艺建井周期减少4d。5.3.3 工程质量分析。在煤层气井钻井施工中，采用空气潜孔锤钻井工艺，不仅能大大提高钻井速度，还能提高井身质量，降低对煤储层的污染。潘河项目30口煤层气井井身质量见表2。表2 井身质量统计表采用空气潜孔锤钻井工艺施工煤层气井时，由于空气上返速度快，非常利于携带岩屑，避免了重复破碎，岩屑颗粒较大，能大大降低地质录井工作难度。在施工的30口井中，岩性剖面符合率达95%以上，煤层深度误差小于0.4m。在保护储层不受伤害方面，空气潜孔锤钻井工艺主要采用欠平衡钻进，井内液柱压力远低于地层压力，对煤储层伤害远小于常规钻井工艺。5.3.4 经济效益分析。采用空气潜孔锤钻井工艺施工时，施工设备数量少，非常利于搬迁，且钻进速度快，能大大提高经济效益。在潘河项目施工中，采用常规钻井工艺施工时，单井施工成本约为42万～45万元；采用空气潜孔锤钻井工艺施工时，单井成本约为37万～40万元。6 空气潜孔锤钻井工艺推广使用的建议在潘河项目煤层气开发中，空气潜孔锤钻井工艺第一次在国内得到了大规模推广使用。从使用效果看，空气潜孔锤钻井工艺能降低煤层气开采成本，确保井身质量，减少对煤储层的伤害，从而加快煤层气开发进程。但潜孔锤钻井工艺是否能对增加煤层气井产能有积极作用，还要经过开采过程的验证。
钻探的三种方法 钻探的三种方法介绍
1、地面钻探技术。地面钻探技术由于不受空问限制，可以采用大型车载钻机或井架作为提升系统，起下钻具、下套管以及控制钻压、送钻等；泥浆泵、高压泥浆管线、水龙带、水龙头、钻柱以及泥浆固控设备等组成泥浆循环系统，用来维持泥浆循环，对井底进行冲洗，将注人的高压泥浆能量传递给井底；此外，还包括动力和控制系统等。
2、井下钻探技术。井下钻探技术由于受到空间限制，多采用分体式的小型钻机，即将泵站、主机和操作台分开，以方便在狭窄巷道内搬迁、运输；随着巷道掘进的现代化，大断面巷道可以满足整体式履带钻机的运输，其驱动扭矩较分体式钻机有大幅度提高，因此钻孔深度也成倍增加。
3、定向钻进技术。定向钻进技术是指利用自然造斜规律，采取人工造斜手段，或者两者并用，使钻孔按照预定轨迹延伸，达到预定目标的钻进方法。
公路工程机械设备有哪些及其作用
1、挖掘机作用：用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。按铲斗来分，挖掘机可以分为正铲挖掘机、反铲挖掘机、拉铲挖掘机和抓铲挖掘机。正铲挖掘机多用于挖掘地表以上的物料，反铲挖掘机多用于挖掘地表以下的物料。2、推土机作用：建设排土场,平整汽车排土场，堆集分散的矿岩，平整工作平盘和建筑场地等。推土机可分为履带式和轮胎式两种。履带式推土机附着牵引力大，接地比压小（0.04一0.13MPa），爬坡能力强，但行驶速度低。轮胎式推土机行驶速度高，机动灵活，作业循环时间短，运输转移方便，但牵引力小，适用于需经常变换工地和野外工作的情况。3、压路机作用：压路机以机械本身的重力作用，适用于各种压实作业，使被碾压层产生永久变形而密实。按碾轮分，碾轮构造有光碾、槽碾和羊足碾等。光碾应用最普遍，主要用于路面面层压实。采用机械或液压传动，能集中力量压实突起部分，压实平整度高，适于沥青路面压作业。4、架桥机作用：将预制好的梁片放置到预制好的桥墩上去的设备。分类，中国常备的架桥机有三种，多用来分片架设钢筋或预应力混凝土梁，双悬臂式架桥机，双梁式架桥机，单梁式架桥机5、装载机作用：用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快，机动性好，操作轻便等优点，因而发展很快，成为土石方施工中的主要机械。6、混凝土搅拌机作用：把水泥、砂石骨料和水混合并拌制成混凝土混合料的机械。按工作性质分间歇式(分批式)和连续式；按搅拌原理分自落式和强制式；按安装方式分固定式和移动式；按出料方式分倾翻式和非倾翻式；按拌筒结构形式分梨式、鼓筒式、双锥、圆盘立轴式和圆槽卧轴式等。7、平地机作用：利用刮刀平整地面的土方机械。平地机是一种高速、高效、高精度和多用途的土方工程机械。它可以完成公路重要内容场、农田等大面积的地面平整和挖沟、刮坡、推土、排雪、疏松、压实、布料、拌和、助装和开荒等工作。
钻井用的钻头有哪些分类？
钻头钻井时必不可少的破碎岩石工具，主要有牙轮钻头、金刚石钻头和刮刀钻头3类：①牙轮钻头，由钻头体、牙爪、牙轮、轴承、水眼等组成。按牙轮结构分铣齿型及镶齿型两种，按轴承结构分密封（或不密封）滚动轴承及密封（或不密封）滑动轴承两种，牙轮钻头适用于钻各种地层，目前应用最广泛。②金刚石钻头，最初只限用于硬地层，其品种与使用范围正日益扩大。钻头的价格虽高，但工作寿命长，如选用合理，可取得较好的经济效果。③刮刀钻头，结构简单，制造方便，钻软地层速度较快，但钻进时扭矩较大，易损坏钻具和设备。近年来，正在发展一种新型切削型钻头，用不同几何形状的新型耐磨材料镶嵌在钻头基体上，能适应各类岩性地层，并可采用高转速钻进，其经济效果日益显著。
钻井设备是什么？
钻井设备主要指的是钻机。现代石油钻机是一套联合的工作机组，由动力机、传动箱、绞车、天车、游动滑车、大钩、水龙头、转盘、钻井泵以及钻井液净化设备等组成，还有井架、底座等结构，以及电力、液压和空气动力等辅助设备。当前，我国乃至世界广泛使用的是旋转钻井法，其相应的钻井设备称为转盘旋转钻机，见图4-1。一、钻机的组成根据钻井工艺各工序的不同要求，一套钻机必须具备下列系统和设备。（一）起升系统起升系统主要包括主绞车、辅助绞车（或猫头）、辅助刹车（水刹车、电磁刹车等）、游动系统（包括钢丝绳、天车、游动滑车和大钩）以及悬挂游动系统的井架等。另外还有起下钻具操作使用的工具及设备（吊环、吊卡、卡瓦、大钳、立根移运机构等）。绞车是该系统的核心部件。图4-1 典型旋转钻井设备①—转盘；②—防喷器组（二）旋转系统钻机的旋转系统主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤、配合接头、钻头等组成，转盘驱动方钻杆、钻杆、钻头破碎岩石，钻出井眼，所以转盘是该系统的核心设备。另外，丛式井或定向井还需配备井下动力钻具，这就构成了旋转钻进系统。（三）循环系统钻井液循环系统设备主要由钻井泵、振动筛、除砂器、除泥器、离心机、钻井液罐、钻井液枪、钻井液搅拌器、混合漏斗等组成，钻井泵是该系统的核心设备。（四）动力系统动力系统为钻机提供动力。不同的钻机配备的动力设备不一样。机械钻机主要以柴油机为动力设备，电动钻机主要以电动机为动力设备。目前国内外主要以柴油机和柴油发电机作为钻机动力源。（五）传动系统传动系统的主要任务是把动力设备的机械能传递和分配给绞车、钻井泵和转盘等工作机。传动系统在传递和分配动力的同时具有减速、并车、倒车等特种功能。石油钻机的传动方式有机械传动（包括万向轴、减速箱、离合器、链传动和三角带传动等）、机械—涡轮传动（液力传动）、电传动、液压传动。（六）控制系统为了使钻机各个系统协调工作，钻机上配有气控制、液压控制、机械控制和电控制等各种控制设备，以及集中控制台和显示仪表等。（七）底座系统钻机底座是钻机组成重要部分，包括钻台底座、机房底座和钻井泵底座等。车装钻机的底座就是汽车或拖拉机的底盘。钻机底座主要用来安装钻井设备，以及方便钻井设备的移运等。（八）辅助系统成套钻机除具有上述的主要设备外，还必须配备供气设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备、辅助发电设备及起重设备，在寒冷地区钻井时还应配备保温设备，以保证钻机能安全、可靠运行。二、钻机类型（一）按钻井深度划分（1）浅井钻机：指钻井深度不大于2500m的钻机，主要有用于钻地质调查井的钻机、岩心钻机、水井钻机、地震及炮眼钻机等；（2）中深井钻机：指钻井深度在2500～4500m之间的钻机；（3）深井钻机：指钻井深度在4500～6000m之间的钻机；（4）超深井钻机：指钻井深度超过6000～9000m之间的钻机；（5）特超深井钻机：指的是钻井深度超过9000m的钻机。上述的中深井钻机、深井钻机、超深井钻机主要用于钻生产井、注水井及勘探井等深井。（二）按驱动设备类型划分（1）机械驱动钻机：包括柴油机直接驱动或柴油机—液力驱动的钻机，以及采用三角胶带、链条、齿轮等主传动副进行统一、分组或单独驱动的钻机。（2）电驱动钻机：包括交流电驱动钻机、直流电驱动钻机等。目前主要采用AC-AC交流电驱动，AC-SCR-DC可控硅整流直流电驱动及AC-DC-AC交流变频电驱动。（3）液压钻机：通过液压动力和传动方式驱动的钻机。三、钻机标准石油钻机标准主要包括钻机参数标准、钻机最大井深标准、钻机等级标准及钻机型号标准。（一）钻机参数标准（1）名义钻深范围：钻机在规定的钻井用绳下，使用规定的钻柱时钻机的经济钻井深度范围。（2）最大钩载：钻机在规定的最多绳数下进行作业时，大钩上所允许的最大载荷。（3）钻井绳数：用于正常钻进、起下钻柱时的游动系统（属上述起升系统）有效绳数。（4）游动系统最多绳数：钻机配备的天车、游车轮系所能提供的最多有效绳数。（二）钻机等级标准我国对石油钻机等级规定了九个级别，即ZJ10/585，ZJ15/900，ZJ20/1350，ZJ40/2250，ZJ50/3150，ZJ70/4500，ZJ90/6750，ZJ120/9000。其中“ZJ”为钻机汉语拼音字头；10、15、20、40、50、70、90、120为最大钻井深度（单位为m）的1/100；585、900、1350、2250、3150、4500、5850、6750、9000为钻机最大钩载（单位为kN）。（三）石油钻机型号标准下面举例说明钻机型号标准：ZJ15/900DBZ-2，表示交流变频自走式车载钻机，最大钻深1500m，最大钩载900kN，第三代产品；ZJ40/2250L，表示链条为主驱动原型模块式机械钻机，最大钻深4000m，最大钩载2250kN；ZJ50/3150DB-1，表示模块式交流变频电驱动钻机，最大钻深5000m，最大钩载3150kN，第二代产品；ZJ70/4500DZ：表示模块式DC-SCR-DC驱动的可控硅整流电驱动钻机，最大钻深7000m，最大钩载4500kN。四、钻井绞车钻井绞车不仅是起升系统设备，而且也是整个钻机的核心部件，是钻机三大工作机之一。（一）钻井绞车应具备的功能根据钻井工艺的特点，所配备的绞车应具有以下功能：（1）具有足够大的功率。有提升最重钻柱和解卡能力，在最低转速下钢丝绳能产生足够大的拉力，保证游动系统安全可靠。（2）各提升部件具有足够的强度和刚度。滚筒、滚筒轴、轴承以及各机构、易损件具有足够长的寿命。（3）绞车滚筒具有足够的尺寸和容绳量，保证缠绳状态良好以延长钢丝绳寿命。（4）能适应起重量的变化，具有足够的起升挡数，以提高功率利用率，节约起升时间。（5）具有灵敏而可靠的刹车机构及强有力的辅助刹车，能准确调节钻压、均匀送进钻具，在下钻过程中能随意控制下放速度以及能在较省力的状态下将最重钻柱载荷刹住。（6）具有一个或两个猫头——紧扣猫头和卸扣猫头，以满足用大钳紧扣和卸扣及其他辅助起重的需要，有时还应配有死猫头。（7）具有稳定的支架和底座；整个绞车不应超重、超宽、超长、超高，以免给运输带来困难；传动部分应有严密的保护罩，易损件要拆卸、更换方便。（8）采用集中控制，使控制手柄、刹把、指重表等集中在司钻控制台上，便于司钻的操作。（二）绞车的结构类型绞车种类繁多，有多种分类方法，如按轴数分，有单轴、双轴、三轴及多轴绞车；按滚筒数目分，有单滚筒和双滚筒绞车；按提升速度分，有二速、三速、四速、六速、八速绞车。常用的是三轴绞车。五、钻井泵钻井泵是钻井液循环系统中的关键设备，现场习惯称为泥浆泵，一般用于在高压下向井底输送高黏度、高密度和含砂量较高的钻井液（同时也是井底动力钻具的动力液），以便冷却钻头和携带岩屑等。（一）钻井泵的分类钻井泵的种类较多，石油矿场上常用的是三缸单作用卧式往复泵，这种泵活塞在液缸中往复一次吸入或排出液体。我国用于石油和天然气钻井的国产钻井泵已逐步系列标准化，如3NB××1000，3NB××1300，3NB××1600等。其中NB表示“钻井泵”、NB前面的数字表示泵的液缸数，无数字则为双缸泵；NB的下标表示设计序号，后面的数据表示泵的额定输入功率（单位为hp）。（二）钻井泵的基本参数钻井泵工作能力的大小可以用其基本参数来表示，分别是流量、压头、功率、效率、冲次和泵压。1．流量流量是指在单位时间内泵通过排出管输出的液体量。流量通常以体积单位表示，又称为体积流量，其单位为L/s或m3/s。钻井泵中的流量又分为平均流量和瞬时流量，现场上所说的流量一般是指平均流量。石油矿场上又习惯把流量称作排量。2．压头压头指的是单位质量的液体经泵压所增加的能量，也称为扬程。3．功率和效率功率是指泵在单位时间内所做的功。一般把在单位时间内发动机传到泵轴上的能量称作输入功率或主轴功率。把在单位时间内液体经过泵后增加的能量称作泵的有效功率。功率的单位为“kW”。泵的效率是指有效功率与输入功率之比。4．冲次泵的冲次是指在单位时间内活塞的往复次数，单位为“次/min”。5．泵压泵压是指泵排出口处的液体压力，单位为“MPa”。
水平钻井工艺技术在晋城煤层气中应用实践
张正修1 郭丙政2 商敬秋1 孙建平2 黄尊灵1 卢忠良1 钟明1（1.山东省煤田地质局第二勘探队 山东嘉祥 272400）（2.中联煤层气有限责任公司 北京 100011）作者简介：张正修，1956年生，男，山东省嘉祥县人，工程师，山东省煤田地质局二队队长，从事钻探施工管理工作。摘要 煤层气水平井是增加煤层气井产量及降低开采成本的有效途径。在中联煤层气有限责任公司山西晋城煤层气项目开发中，采用车载钻机，引用无线随钻（MWD）技术、综合地质录井方法成功实施了国内第一批15＃煤层水平井。煤层气水平井技术主要包括轨迹设计与控制、目标煤层着陆、储层保护、完井技术等。关键词 水平井 煤层气 轨迹控制 钻井液Practice for Application of Horizontal Drilling Technique in Jinche ng CBM FieldZhang Zhengxiu1，Guo Bingzheng2，Shang Jingqiu1，Sun JianPing2，Huang Zunling1，Lu Zhongliang1，Zhong Ming1（1.Team No.2，Shandong Bureau of Coal Geology，Jiaxiang 272400；2.China United Coalbed Methane CorP.Ltd.，Beijing 100011）Abstract：Horizontal drilling in coalbed methane field provides an effective technique to both increase gas production rate for single well and decrease the cost of development.Using truck-mounted drilling rig，together with the advanced wireless Measure-While-Drilling（MWD）tools and comprehensive geological logging methods，CUCBMsuccessfully drilled several horizontal wells，which is the first group of wells drilled in China and they kept hole extending within coal 15＃.CBM Horizontal drilling technique mainly consists of well design，wellbore extending track inspection and control，landing in the goal coal seam，formation protection and completion method，etc.Keywords：Horizontal drilling；CBM；extending track control；drilling fluid1 概述1.1 煤层气钻井的现状据预测，我国煤层气的资源量居世界第三位，是煤层气资源大国。近两年，随着石油价格的上涨，油气及煤层气的开发利用显得越来越重要；同时，煤矿重大安全事故的接连发生使地面开采煤层气的呼声日益高涨。鉴于上述情况，国家政策对煤层气开采的支持力度明显增强，煤层气的勘探开发也因之得到了迅速发展。2002年前的10年时间内，全国共完成216口各类煤层气井，全部采用常规直井钻井技术。而2005年一年完成的工程量已超过了2002年前10年的总和，钻井类型也已向丛式井、造穴井及水平井、多分支水平井发展。1.2 水平井是增加煤层气井产量的必然方向在美国煤层气的开发中，水平井的施工及完井技术的成功使煤层气的产量大大提高，使美国的煤层气产业得到了空前发展。分析我国煤层气的具体赋存条件，我国煤层普遍存在低压、低渗和低饱和的特性，一般采用直井压裂技术，单井产量在1000～3500m3/d。利用直井开发煤层气，存在占地多、投资大、投资回收期长、经济效益低等缺点，严重制约了我国煤层气开发速度。近两年，我国的煤层气钻井领域采用石油部门的钻井设备及石油水平井的钻井技术，利用美国先进的仪器设备及人员服务，成功地施工了多分支水平井，取得了较好的效果。但由于工程造价较高，在我国快速推广有一定难度。中联煤层气有限责任公司在实施潘河示范项目一期工程和端氏项目多分支水平井的基础上，深入总结沁南地区钻井完井技术、压裂增产技术，针对15号煤层单井产能低的问题，按照由简单到复杂的原则，提出了在潘河示范项目区内利用水平井技术开发15煤的试验，以期掌握并拥有自主知识产权的煤层气水平井技术。因此，在中联煤层气有限责任公司和山东煤田地质局二队的共同努力下，由山东煤田地质局二队负责关键设备的配套并组织施工，在晋城潘河示范项目区内15＃煤层中成功地实施了两口水平井（PHH-001，PHH-002），取得了一定的经验，达到了钻井设计目标。2 设备选择2.1 钻机选择我国煤层气水平井主井眼井深一般在2000m以内。水平段一般不超过1500m。水平段超过1500m时，对设备要求高，施工难度加大，施工成本会大大增加。施工水平井，一般要选用顶驱能力在100t以上的钻机。国内目前施工水平井的顶驱钻机，最小能力250t，施工成本高。晋城地区煤层埋深较浅，3＃煤层埋深一般在300～350m左右，15＃煤层在400～450m范围内。根据我队现有设备的情况，选择了T130XD钻机。T130XD顶驱车载钻机主动力760马力，名义钻井深度1900m（311mm井径，114mm钻杆）。提升能力60t，顶驱给进能力14.5t，扭矩12kN·m，车载空压机2.4MPa，排量38m3/min。钻台可升起2.41m，因此能够直接安装防喷器。该钻机搬迁安装极为方便，提升、回转能力均能满足煤层气水平井施工的需要。该钻机既可使用常规钻井液钻进，也可使用空气钻井。特别是该钻机接单根用时很短，一般不超过1分钟，有效地减少了接单根时因停泵造成的井下复杂的几率。2.2 随钻仪器选择在实际施工中，采用不同角度的弯接头或弯螺杆钻进，RST-48型无线随钻系统的电子探管将井底参数通过泥浆传输至地面，远程计算机系统将泥浆脉冲进行解析后反馈给轨迹控制人员，轨迹控制人员通过采用滑动钻进、复合钻进、调整工具面、选择钻具造斜率等手段进行钻井轨迹控制。2.3 专用钻具选择根据设计要求，选择了两种规格的单弯马达4根、两种规格的无磁钻铤4根、稳定器2根、随钻震击器1件以及加重钻杆4根。3 水平井工艺技术3.1 水平井的井眼轨迹设计根据国内外施工水平井的经验，设计的基本原则是：在充分了解地质资料的情况下，设计剖面应尽量避开可能的复杂地层，缩短增斜井段的水平位移，缩短增斜井段的长度，减少增斜及水平段扭矩的摩阻。为了确保在预计深度进入靶区，增加可调节的稳斜段。3.1.1 增斜段设计15号煤层薄，结构相对复杂，轨迹控制中调整频繁、难度大，设计中要求做到：（1）详细了解地质构造、地层倾角、可钻性等情况，结合邻井地质、钻井、测井资料、卡准煤层位置、准确地设计靶区。（2）设计造斜率应适当低于动力钻具结合的造斜能力，缩短动力钻具定向钻井井段，增长导向钻进井段，确保井眼的平滑、安全。（3）优化剖面结构，最大限度减少摩阻和扭矩，为后期水平段施工提供安全基础。3.1.2 水平段的设计掌握煤层的厚度、倾角、走向及煤层顶底板的岩性和地层的构造情况，尽量减少调整段。对水平井的长度的设计，从理论上讲，水平段的长度越长越好，水平段长度的增加受到工程技术及煤层地质条件、煤质等多因素的限制，一般根据预测的施工长度及施工中遇到的具体情况决定水平井的最佳长度。3.2 钻具组合（1）直井段：一般选用塔式钻具组合。（2）造斜增斜段：采用了单弯螺杆造斜。（3）水平段：优化钻具组合，使用短无磁钻铤及无磁扶正器，缩短随钻测量仪器与钻头的位置距离，尽量选择造斜能力强的钻具组合，以便及时调整钻井轨迹。在施工中，为保证井壁圆滑规则，减少工程风险，尽量增大复合钻进的比例。通过两口水平井的实践，钻头+导向马达+无磁钻铤+MWD短节+抗压缩钻杆+钻杆的钻具组合，应用效果较好。3.3 动力钻具选择为了适合软及中硬地层，选择了中转速中扭矩马达。3.4 钻头的选择二开造斜段选择HJ517L钻头，三开水平段选择PDC钻头。3.5 钻井液的选择煤层气井施工时，煤储层保护极为关键。在本次钻井中，主要采用清水钻进，严格控制钻井液固相含量、比重，井内岩粉较多时，通过泵入高粘无污染钻井液排出岩粉，既保证了井内安全，又防止了储层污染。3.6 轨迹控制技术水平井的井眼轨迹控制技术是水平钻井成套技术中的关键环节，总的要求是具有一定的控制精度，具有较强的应变能力，具有较高的预测准确度，达到较稳、较快的施工水平。3.6.1 弯马达的选择根据轨迹全角变化率选择相对应的弯马达，见下表：单弯马达造斜率单弯马达的造斜率与地质构造及现场施工参数有关，不同的地层和施工参数造斜率不同，在实际施工中，选择马达的造斜率应大于设计造斜率。3.6.2 着陆轨道控制（1）着陆点应在水平预计点前部小于20m。（2）着陆前下入LWD，对钻进地层进行自然伽马跟踪，通过气测录井、钻时录井、地质录井，确保着陆准确，并在煤层中钻进。4 工程成果PHH-001水平井共完成主井眼一个、分支井眼2个，完成钻井总进尺1678m，其中6寸井眼进尺1056m，15＃煤层段进尺1050m，现场评定煤层钻遇率93.1%。主井眼轨迹控制达到设计要求，分支井轨迹控制较差，但通过增加进尺，确保了该井控制面积。实际建井周期46.42d。PHH-002水平井共完成主井眼一个、分支井眼5个，完成钻井总进尺2624m，其中6寸井眼进尺2047m，15＃煤层段进尺2030m，现场评定煤层钻遇率80.7%。实际建井周期33.67d。5 经验与建议通过两口水平井的施工，取得了以下经验：（1）及时测斜、准确计算、跟踪作图是保证井身轨迹的关键。使用MWD能准确掌握井身轨迹的变化情况，使轨迹得到有效控制。（2）在钻井过程中，随时观察扭矩、泵压的变化，发现问题及时分析、解决。（3）根据马达的使用特性和钻井要求，确保马达的排量和使用要求。按照马达的水平推力和钻压平衡图，选择最优的钻压，确保马达在平衡状态下工作。（4）使用柔性钻具组合，以加重钻杆替代钻铤。（5）正常钻进时，密切关注拉力变化，发现问题及时上提钻具或短起下。（6）为保证在煤层中钻进，采用伽马值监测、气测录井、钻时及岩屑录井的综合分析手段，及时进行轨迹调整。（7）15＃煤平均厚度只有3m左右，遇到地层突变时很容易穿到顶底板，由于水平井施工的特殊性，钻井轨迹不能很快调整到煤层中，会导致煤层穿透率降低，影响产能。因此合理布置井位、优化主井眼及分支井眼方位是水平井成功的关键。在完井技术方面应尽快推广筛管完井技术，以保证水平井的稳定产能。
大学理工类都有什么专业
1、通信工程通信工程专业（Communication Engineering）是信息与通信工程一级学科下属的本科专业。该专业学生主要学习通信系统和通信网方面的基础理论、组成原理和设计方法，受到通信工程实践的基本训练，具备从事现代通信系统和网络的设计、开发、调测和工程应用的基本能力。2、软件工程软件工程是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。它涉及程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等方面。在现代社会中，软件应用于多个方面。典型的软件有电子邮件、嵌入式系统、人机界面、办公套件、操作系统、编译器、数据库、游戏等。同时，各个行业几乎都有计算机软件的应用，如工业、农业、银行、航空、政府部门等。3、电子信息工程电子信息工程是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。电子信息工程专业是集现代电子技术、信息技术、通信技术于一体的专业。本专业培养掌握现代电子技术理论、通晓电子系统设计原理与设计方法，具有较强的计算机、外语和相应工程技术应用能力，面向电子技术、自动控制和智能控制、计算机与网络技术等电子、信息、通信领域的宽口径、高素质、德智体全面发展的具有创新能力的高级工程技术人才。4、车辆工程车辆工程专业是一门普通高等学校本科专业，属机械类专业，基本修业年限为四年，授予工学学士学位。2012年，车辆工程专业正式出现于《普通高等学校本科专业目录》中。车辆工程专业培养掌握机械、电子、计算机等方面工程技术基础理论和汽车设计、制造、试验等方面专业知识与技能。了解并重视与汽车技术发展有关的人文社会知识，能在企业、科研院（所）等部门，从事与车辆工程有关的产品设计开发、生产制造、试验检测、应用研究、技术服务、经营销售和管理等方面的工作，具有较强实践能力和创新精神的高级专门人才。5、土木工程土木工程（Civil Engineering）是建造各类土地工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动，也指工程建设的对象。即建造在地上或地下、陆上，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水排水以及防护工程等。土木工程是指除房屋建筑以外，为新建、改建或扩建各类工程的建筑物、构筑物和相关配套设施等所进行的勘察、规划、设计、施工、安装和维护等各项技术工作及其完成的工程实体。专业老师在线权威答疑 zy.offercoming.com
