【摘要】：含煤系產層組的特殊地質特征導致煤層厚度薄,并且鄰近煤層的上下各層段地層壓力相互獨立。如果針對單一煤層進行開采則產量低,缺乏商業(yè)開采價值。如果針對多煤層采用整體壓裂的方式進行合層開采,現(xiàn)場實踐表明存在明顯的層間干擾現(xiàn)象,對井的生產使用壽命造成嚴重影響。國外含煤系產層組的開發(fā)經驗表明,采用多分支水平井技術能有效解決目前含煤系產層組煤層開發(fā)困境。本文將結合巖石力學、測井解釋、數(shù)學模型等多學科理論基礎,在現(xiàn)場實際地質資料的基礎上,對含煤系產層組煤層的多分支水平井井眼軌跡進行優(yōu)化設計。首先總結國內外含煤系產層組勘探開發(fā)技術現(xiàn)狀,開展現(xiàn)狀調研,明確含煤系產層組煤層井身結構設計思路,分析鉆井過程中存在的工程難點和關鍵技術問題,總結針對分支水平段方位、水平段長度等軌跡優(yōu)化需要考慮的主要因素。其次收集現(xiàn)場資料,對研究區(qū)域的地質概況、巖性特征、應力分布、裂縫發(fā)育等情況進行統(tǒng)計,分析現(xiàn)場鉆井過程中存在的事故難點。再次根據測井資料解釋,刻畫研究區(qū)域天然裂縫分布特征,建立水平井井周應力分布模型,為分支水平段方位優(yōu)選提供依據。然后考慮水平段壓裂改造過程中壓降波及范圍的基礎上建立水平段與產能的關系模型,得出在考慮油氣摩阻的情況下最優(yōu)的水平段長度確定方法。最后以G工區(qū)G-36井含煤系產層組煤層多分支水平井為工程研究對象,根據上述研究結果開展針對含煤系產層組煤層多分支水平井井眼軌跡優(yōu)化設計的應用研究。分析表明8#煤層分支水平井軌跡優(yōu)化方位部署在北偏西70°、北偏西110°、北偏東20°。9#煤層分支水平井軌跡優(yōu)化方位部署在北偏西10°、北偏西170°、北偏東30°方位。通過模擬8#、9#煤層分支長度與累計產量的關系確定分支長度控制在200米能使產能最大化。根據上述方法及步驟,建立適合該區(qū)塊多煤層合采的井眼軌跡優(yōu)化設計方案。通過上述的理論研究和分析,對G工區(qū)含煤系產層組煤層多分支水平井井眼軌跡進行了優(yōu)化設計。應用結果表明論文研究成果對工區(qū)煤層的高效、安全開發(fā)具有較強的理論指導意義。
【圖文】：

第 1 章 緒論顯示層間干擾問題突出，不同層氣體互竄現(xiàn)象明顯，造成后期產能不足。因此對含煤系產層組中普遍存在煤儲層與頁巖層、砂巖層共生共存的特點，如何實垂向間斷煤層的合層開采、解決鉆井工程難點，優(yōu)化含煤系產層組煤層開發(fā)模具有非常重要的工程實踐意義。中國煤層氣開發(fā)面臨諸多難題，煤儲層普遍具有低滲、低飽和、高壓特有強烈的非均質性地質特征，現(xiàn)場實踐表明煤儲層不利于進行水力壓裂改造并且勘探、鉆井成本高、投資回報率低、單井產量不足等。如何加快重難點技突破，降低開采成本、提高單井產量是未來幾年實現(xiàn)煤層氣整體規(guī)模化開采的鍵。含煤系產層組的開發(fā)模式在國內剛剛起步。適合多薄煤層合采的鉆井技儲層改造技術等都處于前期試驗、摸索階段[6]。現(xiàn)場實鉆井過程遇到諸多技術頸，如垂向多儲層段井壁失穩(wěn)、井漏，鉆井方位優(yōu)選、水平段長度確定方法等重制約煤系儲層的勘探開發(fā)進度。

層改造確定水平井各分支最優(yōu)鉆井方位。確定各水平段長度，以實現(xiàn)現(xiàn)件下產能最大化。國內外研究概況內外針對含煤系產層組的勘探開發(fā)進行了大量室內研究和現(xiàn)場試驗，并區(qū)塊建成了具有商業(yè)價值的天然氣氣田，例如國內位于黔西六盤水煤田田針對含煤系產層組開展了多儲層合層開采的試驗性工程，設計并完成開發(fā)井及 1 口前期試驗井所組成的叢式井組[10]。沁水盆地示范區(qū)針對層組前期布置 5 口直井試探井[9]。示范區(qū)在煤系儲層成藏機理、垂向分工程難點等方面取得了有效認識。國外具有代表性的區(qū)塊包括美國皮森風河盆地，如美國懷俄明州風河盆地，，埋深 1000 米至 2000 米間分布有煤層-砂巖同時動用，20 口直井單井日產氣量均達到數(shù)萬立方米，最高方米以上。美國 Black Hill 鉆井公司針對皮森斯盆地西北部含煤系產層cos 層段頁巖完成了一批多分支水平井，采用分段射孔和合層壓力的方良好的經濟效益。
【學位授予單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD82

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本文編號：2641446