双分支水平井在绿塘煤矿瓦斯“先抽后采”示范项目上的应用

王令

摘 要：绿南02-9井是1口双分支水平井，完钻井深A：961m，B：1310m，水平段垂深247 m。为充分挖潜产量，在绿南02-9井开窗双分支水平井。通过精心设计、组织与施工，绿南02-9H井仅用27.87d纯钻时间成功钻完2个分支井段，累计裸眼长度1591 m。该井由北京龙祝能源科技有限公司自行设计、施工，无经验可借鉴。绿南02区块地层坚硬，钻进时加压困难，目的层薄，倾角变化明显，施工时轨迹控制难度很大。通过转盘钻进与滑动钻进相结合，控制钻进参数、调整轨迹，防止井眼轨迹忽起忽落，为完井创造了良好的条件，该井是该地区第1双分支水平井，为后续开发的双分支水平井成功实施提供了丰富的经验。

关键词：分支水平井;轨迹控制;钻具组合;参数

绿南02区块构造扬子陆块黔北隆起遵义断拱落脚河向斜与维新背斜之间，主要目的层6中煤。绿南02-9井所属区块为山地，地层变化大。如果用水平井进行开发，则井眼太长，地质跟踪困难，钻井风险也相应增加。用水平井开发，煤层暴露段太短。为提高开发效率决定用双分支水平井对该区块进行开发。

绿南02-9H井开发目的层为6中煤，煤层埋深190-247m。设计綠南02-9A水平段入口方位308.5°，垂深242m，以倾角84.6°贯穿600-700m水平段，完钻垂深242m;绿南02-9B水平段方位4°，倾角90.14°，垂深247m，水平段为900-1000m。根据开发目的煤层分布，井眼轨迹及套管程序，设计绿南02-9A井、绿南02-9B井的A点分别为340m、342m。

1、井身结构设计

应用井眼轨迹最优化设计方法，进行各分支井眼的剖面设计，表1、表2为该井2个分支井眼的剖面设计数据。

2、井眼轨迹控制

分支水平井由于需要侧钻，涉及窗口重入的问题，完井要求套管或尾管准确下到预定位置，相差0.1m都可能带来意想不到的事故。因此要求钻井施工时，井眼必须光滑延伸，管柱摩阻及扭矩必须相对较小。通过精心施工与科学地理论计算，确保了绿南02-9井F1分支与F2分支轨迹精度，达到了预期目的，完井管柱按设计下到位。

2.1 轨迹控制难点

（1）靶区窗口小，油层薄，每分支油层厚度均不足6 m，要求水平段轨迹上下误差在1m内。井身质量要求严格，油层深度不确定性大，增加了轨迹控制难度。

（2）A分支油层构造有相当大的地层下倾，且下倾走势明显不同。入靶后130m，垂深由240m降至242m，垂深需降至247m。这对后续的轨迹控制提出了很高的要求。

（3）为追踪油层，水平段大部分井段采用滑动钻进。地层异常坚硬，施工中不易加上钻压，进尺非常缓慢，为预防黏卡，必须常活动钻具，工具面经常变化，不仅影响钻时，而且实钻井眼有一定程度的波动。

2.2 轨迹控制措施

按井斜优先原则，将轨迹控制在设计轨道之上，在满足轨迹控制要求的基础上，尽可能提高机械钻速。水平段施工中，钻井工程要最大限度地满足油藏工程要求。施工中主要采取如下措施：（1）造斜段使用1.5°或1.75°?120mm螺杆，对每1单根进行数据处理，根据入靶所需造斜率，确定定向或转盘钻进方式;（2）采用大尺寸螺杆，增加井眼净化程度，提高钻速;（3）定段做好短起下，维护井眼光滑与安全;（4）由于油层深度的不确定性，水平段钻进使用1.5°或1.25°螺杆，通过转盘钻进与滑动钻进相结合，以控制钻进参数来调整井眼轨迹。

2.3 钻具组合及钻进参数

2.3.1 绿南02-9A井

（1）造斜段（0-340m），平均造斜率0.5（°）/m）。钻具组合：?311mmPDC钻头+?197mm（1.5°或1.75°）螺杆+定位接头+?127mm无磁钻杆×2根+?127mm斜坡钻杆×12根+?127mm加重钻杆×12根+?127 mm钻杆。

钻井参数：钻压30～80kN，泵压12MPa，排量14L/s，密度1.13g/cm3，黏度70s，失水4 mL。

（2）水平段（340-961）m，平均造斜率0.15（°）/m）。钻具组合：?216mm钻头+?172mm（1.5°或1.25°）螺杆+MWD定位接头+?1279mm无磁钻杆×2根+?127mm斜坡钻杆+?127mm加重钻杆×2根+?127mm钻杆。

钻井参数：钻压60kN，泵压13.5MPa，排量14.5L/s，密度1.14g/cm3，黏度50s，失水3.5 mL。

2.3.2 绿南02-9B 井

水平钻进（342-1310m，造斜率0.3（°）/m）。钻具组合：?216mmHA517钻头+1.25°螺杆+MWD定位接头+?127mm无磁钻杆×2根+?127mm斜坡钻杆+?127mm加重钻杆×12根+?127 mm钻杆。

钻井参数：钻压50kN，泵压13.5MPa，排量14.5L/s，密度1.15g/cm3，黏度66s，失水7mL。

2.4 轨迹测量

测量仪器的使用直接关系着轨迹的精度、钻井实效与施工效率。绿南02-9F1井与绿南02-9F2井施工中均是先用有线随钻测量，后用无线随钻测量（MWD）轨迹的方式钻进。有线仪器零长为8m左右，而无线仪器零长为11m左右，测量时无法测出井底钻头处的参数。施工时，出窗口后2根为一米一测，之后每根测一值。实钻中，进行井底预测与待钻设计，利用经验，将井底参数及下步施工方案做了精确分析，确保轨迹的光滑延伸与准确入靶。

3、实施效果

该井双分支井眼光滑，起下摩阻最大 80 kN，完井管柱下入顺利。绿南02-9A井煤层钻遇率80%，绿南02-9B 井煤层钻遇率82%以上，完全满足了地质与完井要求。该井经过后期完井作业和压裂，目前井口套压02MPa，后期还可以通过调整参数实现增产。该地区同目的层井同时完成完井作业，目前还未起套压，也未见明显气流。