煤层气水平井充气欠平衡钻井的井底环空压力设计与控制方法

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1、学兔兔www.xuetutu.com第27卷11期中国煤炭地质Vo1．27No．112015年11月C0ALGE0L0GY0FCHINANOV．2015doi：10．3969~．issn．1674—1803．2015．11．11文章编号：1674—1803(2O15)11—0048—04煤层气水平井充气欠平衡钻井的井底环空压力设计与控制方法张晶，郝世俊，李国富(1．中煤科工集团西安研究院有限公司，西安710077；2．山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西晋城048006)摘要：井底环空压力的设计与控制是充气欠平衡钻井技术在煤层气

2、水平井中成功应用的关键。在井底环空压力的主要影响因素分析的基础上，提出了一种欠平衡钻进中井底环空压力的设计方法，并探讨了环空压力波动的控制方法。利用该研究成果在彬长矿区2ISl煤层气多分支水平井进行了现场试验，试验结果表明：该井底环空压力的设计与控制方法是可行的，可在煤层气水平井充气欠平衡钻井中进行推广应用。关键词：煤层气；水平井；井底环空压力；充气欠平衡钻井；环空压耗中图分类号：P634．5文献标识码：ADesignandControlofBottomAnnulusPressureinCBMHorizontalWellAerate

3、dUnderbalancedDrillingZhangJing，HaoShijun‘andLiGuofu。(1．XianResearchInstitute，ChinaCoalTechnologyandEngineeringGroupCorp，Xian，Shaanxi710077；2．ShanxiJinchengAnthraciteMiningGroupCo．Ltd．，Jincheng，Shanxi048006)Abstract：Thedesignandcontrolofbottomannuluspressureistheessent

4、ialofCBMhorizontalwellaeratedunderbalanceddrillingtechnologysuccessfulapplication．Basedonanalysisofbottomannuluspressuremainimpactingfactors，putforwardakindofbottomannuluspressuredesignmethodinunderbalanceddrilling，anddiscussedannuluspressurefluctuationcontrolmethod．Us

5、ingthere—searchfindingsontwoCBMmulti—branchhorizontalwellsintheBinxian—Changwuminingareaandcarriedoutonsitetest．ThetestedresulthasshownthatthedesignandcontrolmethodisfeasibleandcanbepopularizedandappliedinCBMhorizontalwellaeratedun—derbalanceddrilling．Keywords：CBM；hori

6、zontalwell；bottomannuluspressure；aeratedunderbalanceddrilling；annuluspressureloss0前言提出了一种井底环空压力的设计与控制方法，并进行了现场试验，效果良好。采用充气欠平衡钻进技术可使井底环空压力低于煤储层孔隙压力，可解决在低压煤储层煤层气水1井底环空压力影响因素分析平井钻进过程中存在的护壁堵漏与储层保护之间的煤层气水平井欠平衡钻进多采用环空注气方式矛盾，因此，充气欠平衡钻井技术在煤层气水平井钻实现，如图1所示。根据井底压力状态，充气欠平衡井中得到了广泛的

7、应用[1-21。钻进可建立下述井底压力平衡方程：然而，在煤层气水平井欠平衡钻进过程中，钻井Po=Pf+P^=P+P+Ph=⋯液漏失、储层污染、井眼坍塌乃至埋钻等事故时有发PP—P，一P一P6=P一P’⋯生。分析认为，上述事故是由于井底环空压力过大、式中：P旷_-钻头处环空压力，MPa；Pf一任意部位环空过小或不稳定造成的，但是，目前针对煤层气水平压力，MPa；P厂环空压降，MPa；P一井口回压，井的井底环空压力设计与控制方法研究尚不成熟。MPa；P厂环空气、液柱压力，MPa；P广泵压，MPa；本文在分析井底环空压力主要影响因素的基础

8、上，P厂管线、钻柱压降，MPa；一螺杆压降，MPa；P一钻头压降，MPa；一地层孔隙压力，MPa；P一钻头基金项目：国家科技重大专项资助项目(2011ZX05063，“晋城矿区地面多分支水平井煤层气开发技术研究”)；中煤科工集团部位欠