Question

煤层气多分支水平井的井型和设计优化

Answer 1

（一）多分支水平井命名规则

井名分4种：工程井、生产井、主水平井、分支水平井。

井名的命名一般采用如下规则，井名由区块、工程井、翼数、生产井组成。

如DS01-1V，DS 表示“端氏”区块名称，以汉语拼音首个字母缩写；01 表示第一个工程井，-1表示第一个翼，-1V表示该翼的生产井，-L1表示第一个分支水平井。

生产井用V表示，如DS01-1V。主水平井用M 表示，如DS01-1-M。分支水平井用L表示，如DS01-1-Ln，n为分支数目。如图9-48。

图9-48 多分支水平井井名的命名规则

代号及其意义：

多分支水平井由工程井和生产井组成一翼，工程井包括直井段、造斜段和水平段，水平段包括主支和分支。生产井为直井，在煤层段造洞穴，并与水平段连通。如图9-49。

图9-49 单翼多分支水平井生产井和工程井组合图

为了提高井场利用效率，在一个井场可以设计一翼到四翼多分支水平井，使分支水平井网络布满煤层的抽排面积。

（二）井型分类

本项目共实施6口多分支水平井，对多种井型进行了试验，大致可以分为五种类型。

1.按工程井和生产井组合分类

按工程井和生产井组合情况，分为工程井和生产井分离的多分支水平井、工程井和生产井合一的多分支水平井。前者如DS01-1，DS02-1，SX01-1，图9-50 ；后者如PHH-001，PHH-002，图9-51。

2.按主支数量分类

按主支数量，本次可以分为单主支多分支水平井和双主支多分支水平井，前者如PHH-001、PHH-002，DS02-1，SX01-1，PZP01-1，PZP02-2，PZP03-1，图9-52；后者DS01-1，PZP01-2，PZP02-1，PZP03-2，如图9-50。

3.按完井类型分类

按完井类型，本次进行末端对接试验，采用单支水平井，分工程井和生产井，因此称为末端对接水平井。如DS20-1，GSS-008-L1，BD4-L1—L4，图9-53。

图9-50 工程井和生产井分离的多分支水平井

图9-51 工程井和生产井合一的多分支水平井

图9-52 单主支多分支水平井

图9-53 末端对接水平井

这些类型不同的多分支水平井，针对不同的地形、地质条件和煤层特征进行设计和部署，以最低的工程成本，获得最好的生产效益。

单翼双主支多分支水平井，如DS01-1井，优点在于施工方便，主井眼不易损坏，有利于井壁保持稳定，避免由于工程施工中频繁活动而导致井壁坍塌，堵塞井眼。同时有利于增加分支井数，增大排泄面积。

工程井和生产井合而为一，如PHH-001、PHH-002井，优点是节省工程量，降低成本，减少技术难度，不用进行两井连通的高难度高技术施工程序。缺点是，井下泵无法下到近煤层的低位位置，距煤层距离一般还有20m左右，泵只能下到弯曲区段，因此，抽油机杆易被磨损。

单翼双主支多分支水平井和工程井和生产井合而为一的多分支水平井的设计，是一种创造性的设计，在本项目得到第一次应用和试验，是一次具有创造性的实践，具有非常重要的意义，推广价值巨大。

（三）井型设计和优化

水平井井型设计和优化对钻井的成功具有重要意义。DS01-1等利用LANDMARK设计软件优化多分支水平井施工设计。PHH-002等井轨迹采用蓝德马克的compass钻井轨迹设计软件包完成，钻井轨迹采用双增剖面双控制点，第一剖面采用曲率半径较大、造斜率较低，第二剖面采用曲率半径较小、造斜率较高，既降低了施工难度，又保证了轨迹控制，确保了在15号煤层的顺利着陆。

以DS01-1井为例。

一开，采用直径311.15mm三牙轮钻头第一次开钻。钻至井深71.00m。下表层套管，外径244.5mm，下深：70.16m。固井，水泥浆返出地面。

二开，采用直径215.9mm三牙轮钻头，第二次开钻，钻至井深300.00m起钻准备定向。钻进至井深502.00m二开完钻。下套管，外径177.8mm，下深：500.33m。固井，候凝、安装项驱，钻套管附件及水泥塞(至井深502.00m)。

三开，采用直径152.4mm进行水平定向钻进，在607.00m与生产井连通，至井深1350.00m，完成主水平井，之后分别完成其他各个分支水平井。水平段总进尺5506.00m，累计3号煤层总进尺4920.30m。