煤层气U型对接井施工工艺浅谈

摘要：煤层气U型对接井能最大限度沟通割理，增加钻进煤层及岩层的横截面积长度，加长压裂段，有效的提高了单井产气量，增加经济效益。本文结合阳泉U型对接井项目，介绍了U型井钻井、下套管、固井等施工工艺和相关注意事项。

关键词：U型对接井 钻井工艺 下套管 固井

1 U型对接井概述

U型对接井是指两口不同位置的水平井与直井、定向井与水平井、定向井与定向井或水平井与水平井在同一目的层连通的井组。由于其具有能够最大限度沟通割理和实现排水、排气同步进行的特点，近年在煤层气开发中加大应用。目前应用于煤层气U型对接井完井方式主要有裸眼完井（两口井对接后不下任何套管）下筛管完井（两口井对接后下入带有网孔状的PVC管）和下技术套管完井（两口井对接后下入N80技术套管），前两种应用较多，本文以阳泉U型对接井为例介绍下技术套管完井的U型井钻井施工工艺。

2 地质条件

U型对接井对连通点地质条件要求较高，一般要求水平段与连通地段地层相对稳定，避开粉煤与断层及不稳定地层。YQ-2H1井位于山西省阳泉，该井连通地层位于石炭系太原组，主要由深灰色～灰黑色细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩、石灰岩及煤层组成。

3 U型对接井钻进的主要施工工序及应用实例

U型对接井钻进施工工序为：掏穴井施工、水平定向井施工、两口井连通、水平井下生产套管、封闭掏穴井、固井压裂、两口井二次连通。

3.1钻井轨迹设计

该井设计井深1148.1米，垂深530米，造斜点220米，最大井斜85.6°，造斜率7.5°/30m。

3.2掏穴井施工

掏穴井和普通垂直井基本相同，不同的是在目的煤层多掏一个洞穴，扩大目的煤层的井径，提高两井对接率。下入技术套管时，玻璃钢管的位置要准确，掏穴长度与直径按施工要求进行掏穴，掏穴的位置一定要测量准确，根据设计要求来完成掏穴井施工。

3.3水平定向井施工与对接

3.3.1钻机型号及钻井主要设备

该项目主要设备机具有：ZJ20钻机、3NB-1000泥浆泵、12V190柴油机、12V135柴油机、EMWD、Vector连通仪器、Ф197mm和Ф172mm 1.5°可调式螺杆、Ф178mm钻铤、Ф127mm加重钻杆等。

3.3.2钻具组合

一开直井段：Φ444.5mm钻头+Φ203mm钻铤+Φ177.8mm钻铤+Φ127mm钻杆

二开直井段：Φ311.15mm钻头+Φ165mm无磁钻铤+Φ177.8mm钻铤+Φ127mm钻杆

二开造斜段：Φ311.15mm钻头+Φ197mm单弯螺杆+Φ177.8mm无磁钻铤+EMWD +Φ127mm加重钻杆+Φ177.8mm钻铤+Φ127mm钻杆

三开水平段：Φ215.9mm钻头+Φ165mm单弯螺杆+ф165mm无磁钻铤+EMWD+Φ127mm钻杆+Φ127mm加重钻杆+Φ177.8mm钻铤

3.3.3钻头及钻进参数

一开直井段：采用Φ444.5mm钻头钻进，钻压控制在10kN以内，使用40-45L/s的大排量，以满足携岩屑需要，要保证井径规矩，钻孔垂直。

二开直井段及造斜段：采用Φ311.15mm钻头钻进，钻压60-100kN，排量35-40L/s，泵压6-8MPa，钻进时放压要稳，每钻完一根钻杆要及时冲孔滑眼，保证井径规则有序。

三开水平段：采用Φ215.9mm钻头钻进，排量28-30L/s，水平段钻进时钻压要均匀，根据设计轨迹及时调整螺杆方位，每跟钻柱钻完后要滑眼3到4次，起钻遇阻时，泥浆泵不能关闭，慢慢上下提升钻具，也可利用复合钻进上下提升钻具，但不能长时间在一个位置上下提升钻具，避免在水平段或造斜段形成键槽，直至钻具能提出为止。下钻遇阻时，在水平段要快速复合透孔，及时观察钻压和方位，发现异常及时处理，以防钻出新的钻孔。

3.3.4泥浆配制

泥浆在U型井钻进施工中起着非常重要的作用，是钻井的血液。在U型井钻进中，为了保证动力的正常传送和井下螺杆的正常运转，要求采用低固相泥浆。低固相泥浆由水和少量膨润土及聚合物泥浆材料和剂配制而成。泥浆的品质越好，携带岩屑能力就越好，井壁就比较稳定，信号传输比较稳定，动力传送比较顺畅，就不会遇到卡、粘、坍塌现象，成功的概率越大。

3.3.5水平井完井与对接

水平井钻进至离掏穴井90米时，起钻下入连通仪器和强磁接头，距离连通点5―8米时，取出掏穴井内连通仪器，防止最后几米在孔内液柱压力下突然连通，造成仪器损坏。掏穴井仪器取出后，安装好井口装置，打开阀门，水平井继续钻进，当掏穴井喷出气流和水时证明对接成功，及时关闭阀门。连通后水平井要继续冲孔，防止孔内钻井液突然流失造成岩屑卡钻，冲孔完成后起钻。

3.5水平井生产套管及掏穴井封闭

下入生产套管前，要连续冲孔2-3小时保证孔内干净，同时调整泥浆性能，起钻时每起一根钻杆都要进行反复滑眼，保证孔内稳定、没有岩屑、井壁干净没有阻力等，方可下入生产套管。为了能够更好的保证固井质量，须下入扶正器，水平段每2跟套管一个，造斜段每一根套管一个。下管完成后，在掏穴井内投入压裂砂，并高出掏穴位置3-5米，然后封闭掏穴井。

3.6固井与射孔压裂

表层套管和技术套管采用G级水泥固井，水泥返至地面；生产套管固井时采用阶梯泥浆，首浆配方：G级油井水泥+WD-L防窜剂4.0%+G302降失水剂1.2%+GH-1缓凝剂0.6%+USZ减阻剂0.6%+SP-A消泡剂0.05%，水灰比W/C = 44%，密度1.50-1.60g/cm3；尾浆配方：G级油井水泥+WD-L防窜剂4.0%+G302降失水1.2%+GH-1缓凝剂0.3%+USZ减阻剂0.6%+SP-A消泡剂0.05%，水灰比W/C = 44%，密度1.85-1.90g/cm3。

U型井采用多段射孔压裂，根据施工要求加长了压裂段，增加抽采截面积，有效的提高生产效率。

3.7二次连通

在压裂工序完成后进行第二次连通，首先打开掏穴井，在掏穴井内下入钻具进行反复冲孔，将掏穴井内压裂砂全部冲出孔外，装上井口封闭器，阀门打开。然后使用Φ108螺杆、Φ110mm三牙轮钻头在水平井进行透孔，透孔时要及时活动钻具，避免造成扶箍扶鞋碎屑卡钻头，掏穴井喷出气流和水时，二次连通完成，U型井施工全部完成。

4 经验与体会

U型井在煤层气开发有着广阔的前景。但在施工过程中要注意以下几点：

⑴泥浆泵的泵压与泵量要达到钻进的需要，泵压不能低于6MP，泵量不低于28L/S，而且要保持稳定；

⑵泥浆含沙量不能高，要及时利用振动筛和除泥器进行排除泥浆中的岩屑，含沙量过高会降低螺杆使用寿命，影响随钻仪器不工作；

⑶在钻进过程中，如果遇到意外情况比如突然泵压过低或泵量不够时，要及时提钻，发现泥浆消耗过大时要及时提钻补充泥浆，以防造成不必要甚至难以挽回的损失；

⑷下钻过程中遇阻，要利用复合钻进快速透孔，同时控制钻压观察定向仪器方位变化，以防钻出新孔；

⑸下入生产套管时，放下速度要平稳，以防套管遇阻被卡。发现受阻后及时开泵冲孔，循环一周后方可继续下管。

总之，通过施工U型对接井，增加钻进煤层及岩层的横截面积长度，加长压裂段，并且减少了占地面积，有效的提高了单井产气量。