無洞穴遠(yuǎn)端精準(zhǔn)對接技術(shù)在寧夏石嘴山礦區(qū)煤層氣MS01井中的應(yīng)用分析

牛建魁 李 剛 馬 凱 齊德源 孫文儀 喬月飛

(寧夏回族自治區(qū)煤炭地質(zhì)調(diào)查院,寧夏 750001)

1 MS01井軌跡設(shè)計

經(jīng)現(xiàn)場踏勘和綜合研究決定，在排采直井MZ01西南側(cè)沿著6號煤層中部位置向東北方向?qū)嵤┧骄甅S01鉆進(jìn)，最終完成MZ01和MS01的對接連通。軌跡設(shè)計充分考慮重力場對該井產(chǎn)能的影響，也很好的利用鉆具自重解決水平段鉆進(jìn)拖壓問題，有利于井眼軌跡控制及精準(zhǔn)對接。合理設(shè)計靶前距，造斜段設(shè)計最大狗腿度為6.30°/30m，有利于井眼軌跡控制。井眼軌跡數(shù)據(jù)見表1，施工示意圖如圖1所示。

表1 MS01井設(shè)計剖面節(jié)點數(shù)據(jù)表

圖1 施工示意圖

2 施工主要設(shè)備

根據(jù)井眼軌跡設(shè)計及施工需要主要配置設(shè)備見表2。

表2 主要設(shè)備

3 鉆具組合

鉆具組合以保證井下安全為主，盡量簡化鉆具結(jié)構(gòu)。三開煤層鉆進(jìn)中馬達(dá)及其他鉆具禁止使用扶正器，鉆具組合見表3。

表3 鉆具組合

4 施工過程累計誤差分析

4.1 磁導(dǎo)向?qū)釉?/h3>

該技術(shù)施工是采用旋轉(zhuǎn)磁導(dǎo)向系統(tǒng)，由安裝于鉆頭部位的旋轉(zhuǎn)強磁接頭、置于對接直井中的磁信號采集探管、地表數(shù)據(jù)接口箱和磁信號解析計算軟件組成，施工過程中有螺桿馬達(dá)帶動鉆頭處強磁接頭旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交變?nèi)斯討B(tài)磁場，探管接受動態(tài)磁場信號，通過數(shù)據(jù)接口箱及信號解析計算軟件解析出鉆頭和對接點的相對位置，最終引導(dǎo)鉆頭鉆向?qū)狱c實現(xiàn)精準(zhǔn)對接，其測量近靶點距離和方位，克服了在鉆探過程中測量產(chǎn)生累計誤差。

4.2 施工過程降低累計誤差措施

施工過程中累計誤差的產(chǎn)生是不可避免的，實鉆軌跡往往偏離設(shè)計軌跡，為了使得在對接過程中實際點與計算點盡量接近實現(xiàn)精準(zhǔn)對接因而人為采取以下幾點降低誤差的措施。

(1)施工前對定向儀器返廠在特定無磁車間標(biāo)定；

(2)在MS01井施工采用最新地磁模型IGRF2020計算方位修正角，盡可能的減少施工過程的誤差累積；

(3)在水平井及對接直井鉆孔坐標(biāo)采用初測、復(fù)測；

(4)在直井、水平井直井段施工過程中采用單點間隔10～30m測斜，施工完采用多點儀器間隔10m一個測量點復(fù)測井眼軌跡數(shù)據(jù)。

4.3 施工過程中的井眼軌跡控制技術(shù)

煤層氣遠(yuǎn)端對接水平井在施工過程中井眼軌跡控制尤為關(guān)鍵，良好的井眼軌跡不僅是鉆井安全的保障也有利于精準(zhǔn)對接。

(1)直井段施工階段

煤層氣水平井施工對直井段的要求較高，如果直井段的水平位移過大，就不能按照設(shè)計的造斜率來施工，增加軌跡控制的難度和井下事故發(fā)生的可能性。施工過程中嚴(yán)格控制鉆壓，控制最大井斜角度不超過1.5°，在控制井斜不超標(biāo)的同時要采取微調(diào)整方位的方式控制視位移為負(fù)值可降低造斜段造斜率，降低造斜段施工難度。

(2)造斜段施工

在井深630m開始造斜鉆進(jìn)，根據(jù)實際情況采用滑動鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)兩種方式施工，隨時調(diào)整井斜方位，在預(yù)計目標(biāo)儲層垂深沒有變化之前，井眼軌跡嚴(yán)格貼合設(shè)計軌跡鉆進(jìn)。造斜段井斜45°時，采取把鉆具倒置的措施預(yù)防鉆具加壓的困難很好控制了井眼軌跡。在穿越中間3號煤厚煤層時及時調(diào)整了鉆井泵排量及鉆壓參數(shù)防止了煤層坍塌，并且及時測量井斜、方位預(yù)測出井眼軌跡動向防止了煤層段鉆進(jìn)過程中造斜率過低入靶時“打沉”。

(3)水平段施工

MS01井水平段設(shè)計800m，目標(biāo)煤層為6號煤層，入窗井斜85°，施工過程中嚴(yán)格控制水平段井斜不超90°，實鉆軌跡與設(shè)計軌跡左右相差2m，同時根據(jù)方位伽瑪數(shù)據(jù)判斷煤儲層夾干位置，確保了水平段煤層鉆遇率。

4.4 對接過程及數(shù)據(jù)

本次施工采用RMGS對接儀器施工,在鉆進(jìn)至距離對接點100m時(Landmark軟件計算距離)，起鉆下上述鉆具組合進(jìn)行鉆進(jìn)，直井現(xiàn)場聯(lián)通技術(shù)人員將磁信號采集探管下入直井預(yù)定位置(根據(jù)直井套管數(shù)據(jù)、絞車計數(shù)及磁信號解析計算軟件測得磁場數(shù)據(jù))，水平井現(xiàn)場定向技術(shù)人員將測斜數(shù)據(jù)(井深、井斜、礠方位)發(fā)送對接技術(shù)人員，定向技術(shù)人員將工具面擺到360°，鉆具置于井底靜態(tài)測量，直井技術(shù)人員采集數(shù)據(jù)計算偏差反饋數(shù)據(jù)至水平井現(xiàn)場技術(shù)人員，以此調(diào)整鉆頭方向，從而達(dá)到對接聯(lián)通。對接過程數(shù)據(jù)見表4。

表4 對接過程數(shù)據(jù)表