【摘要】：含煤系產(chǎn)層組的特殊地質(zhì)特征導(dǎo)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(dú)立。如果針對(duì)單一煤層進(jìn)行開(kāi)采則產(chǎn)量低,缺乏商業(yè)開(kāi)采價(jià)值。如果針對(duì)多煤層采用整體壓裂的方式進(jìn)行合層開(kāi)采,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明存在明顯的層間干擾現(xiàn)象,對(duì)井的生產(chǎn)使用壽命造成嚴(yán)重影響。國(guó)外含煤系產(chǎn)層組的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)表明,采用多分支水平井技術(shù)能有效解決目前含煤系產(chǎn)層組煤層開(kāi)發(fā)困境。本文將結(jié)合巖石力學(xué)、測(cè)井解釋、數(shù)學(xué)模型等多學(xué)科理論基礎(chǔ),在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,對(duì)含煤系產(chǎn)層組煤層的多分支水平井井眼軌跡進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先總結(jié)國(guó)內(nèi)外含煤系產(chǎn)層組勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀,開(kāi)展現(xiàn)狀調(diào)研,明確含煤系產(chǎn)層組煤層井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路,分析鉆井過(guò)程中存在的工程難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,總結(jié)針對(duì)分支水平段方位、水平段長(zhǎng)度等軌跡優(yōu)化需要考慮的主要因素。其次收集現(xiàn)場(chǎng)資料,對(duì)研究區(qū)域的地質(zhì)概況、巖性特征、應(yīng)力分布、裂縫發(fā)育等情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析現(xiàn)場(chǎng)鉆井過(guò)程中存在的事故難點(diǎn)。再次根據(jù)測(cè)井資料解釋,刻畫(huà)研究區(qū)域天然裂縫分布特征,建立水平井井周應(yīng)力分布模型,為分支水平段方位優(yōu)選提供依據(jù)。然后考慮水平段壓裂改造過(guò)程中壓降波及范圍的基礎(chǔ)上建立水平段與產(chǎn)能的關(guān)系模型,得出在考慮油氣摩阻的情況下最優(yōu)的水平段長(zhǎng)度確定方法。最后以G工區(qū)G-36井含煤系產(chǎn)層組煤層多分支水平井為工程研究對(duì)象,根據(jù)上述研究結(jié)果開(kāi)展針對(duì)含煤系產(chǎn)層組煤層多分支水平井井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)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(guò)模擬8#、9#煤層分支長(zhǎng)度與累計(jì)產(chǎn)量的關(guān)系確定分支長(zhǎng)度控制在200米能使產(chǎn)能最大化。根據(jù)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(shè)計(jì)方案。通過(guò)上述的理論研究和分析,對(duì)G工區(qū)含煤系產(chǎn)層組煤層多分支水平井井眼軌跡進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。應(yīng)用結(jié)果表明論文研究成果對(duì)工區(qū)煤層的高效、安全開(kāi)發(fā)具有較強(qiáng)的理論指導(dǎo)意義。
【圖文】：

第 1 章 緒論顯示層間干擾問(wèn)題突出，不同層氣體互竄現(xiàn)象明顯，造成后期產(chǎn)能不足。因此對(duì)含煤系產(chǎn)層組中普遍存在煤儲(chǔ)層與頁(yè)巖層、砂巖層共生共存的特點(diǎn)，如何實(shí)垂向間斷煤層的合層開(kāi)采、解決鉆井工程難點(diǎn)，優(yōu)化含煤系產(chǎn)層組煤層開(kāi)發(fā)模具有非常重要的工程實(shí)踐意義。中國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)面臨諸多難題，煤儲(chǔ)層普遍具有低滲、低飽和、高壓特有強(qiáng)烈的非均質(zhì)性地質(zhì)特征，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明煤儲(chǔ)層不利于進(jìn)行水力壓裂改造并且勘探、鉆井成本高、投資回報(bào)率低、單井產(chǎn)量不足等。如何加快重難點(diǎn)技突破，降低開(kāi)采成本、提高單井產(chǎn)量是未來(lái)幾年實(shí)現(xiàn)煤層氣整體規(guī)�；_(kāi)采的鍵。含煤系產(chǎn)層組的開(kāi)發(fā)模式在國(guó)內(nèi)剛剛起步。適合多薄煤層合采的鉆井技儲(chǔ)層改造技術(shù)等都處于前期試驗(yàn)、摸索階段[6]�，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)鉆井過(guò)程遇到諸多技術(shù)頸，如垂向多儲(chǔ)層段井壁失穩(wěn)、井漏，鉆井方位優(yōu)選、水平段長(zhǎng)度確定方法等重制約煤系儲(chǔ)層的勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)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(zhǎng)度，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)件下產(chǎn)能最大化。國(guó)內(nèi)外研究概況內(nèi)外針對(duì)含煤系產(chǎn)層組的勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)行了大量室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并區(qū)塊建成了具有商業(yè)價(jià)值的天然氣氣田，例如國(guó)內(nèi)位于黔西六盤(pán)水煤田田針對(duì)含煤系產(chǎn)層組開(kāi)展了多儲(chǔ)層合層開(kāi)采的試驗(yàn)性工程，設(shè)計(jì)并完成開(kāi)發(fā)井及 1 口前期試驗(yàn)井所組成的叢式井組[10]。沁水盆地示范區(qū)針對(duì)層組前期布置 5 口直井試探井[9]。示范區(qū)在煤系儲(chǔ)層成藏機(jī)理、垂向分工程難點(diǎn)等方面取得了有效認(rèn)識(shí)。國(guó)外具有代表性的區(qū)塊包括美國(guó)皮森風(fēng)河盆地，如美國(guó)懷俄明州風(fēng)河盆地，，埋深 1000 米至 2000 米間分布有煤層-砂巖同時(shí)動(dòng)用，20 口直井單井日產(chǎn)氣量均達(dá)到數(shù)萬(wàn)立方米，最高方米以上。美國(guó) Black Hill 鉆井公司針對(duì)皮森斯盆地西北部含煤系產(chǎn)層cos 層段頁(yè)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(jīng)濟(jì)效益。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TD82

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本文編號(hào)：2641446