Question

项目示范作用评价

Answer 1

一、技术示范

通过本示范工程的实施，形成了多分支水平井技术系列，形成了多分支水平井钻井作业规程，探索了关键技术的国产化，形成了工程作业流程和组织管理体系。这些技术在项目实施过程中陆续推广应用到其他项目或其他公司，起到了很好的示范作用。

（一）初步形成了多分支水平井的技术系列

多分支水平井的技术系列包括地质保障技术、工程方案设计、工程技术、排采技术、产能预测技术等。

（1）地质保障技术主要是通过高分辨率二维地震，查明勘探区构造和煤层形态，降低施工成本和风险。对多分支水平井研究区加密部署，测线网度125m×250m或500m×500m，达到采区勘探程度，从而精确控制煤层形态起伏、煤层倾角变化、断层陷落柱等小构造发育情况，为水平井钻井和提高煤层钻遇率提供保证。地质研究、地震勘探，为多分支水平井安全施工提供地质保障。

（2）工程方案设计是根据不同的地形、地质和储层特征，设计不同的水平井井型，提高施工效率和产能。利用水平井设计软件（Landmark）优化多分支水平井施工设计。优化设计将极大地控制成本、提高产量。主要体现在煤层水平井眼轨迹，分支数量、长度、间距、角度，钻井工程工艺等。本次DS01-1井采用单翼双主支、9个分支的设计，是世界首创，优点在于双主支有利于钻井，有利于井眼稳定性，有利于增大抽排面积，减少排采过程中井眼坍塌造成的产量不稳定事故。PHH-001、PHH-002井对钻井井型设计进行了优化，采用工程井和生产井合而为一的办法，将泵直接放在工程井中进行排采，既节省了生产井的设计和施工，又探索了排采装备和技术。

（3）多分支水平井工程技术包括一系列在油气井中使用的最现代的高精度的技术，包括：分支水平井钻井和悬空侧钻技术；井眼轨迹精确控制技术；大位移水平井地质导向技术，包括LWD随钻地质导向技术，MWD+伽马探管+钻时、岩屑、气测录井组合定向技术；两井连通技术（穿针技术）；煤层保护和安全钻进技术。利用先进的对接工具、减震器及随钻测量工具完成施工。

（4）排采技术采用稳定压降原则确定排采制度，确保水平井眼长期稳定，提高煤层气产量。摸索出一套适合煤层气多分支水平井的排采技术。

（5）利用CMG软件进行产能预测。

（二）实现了煤层气多分支水平井部分关键技术的国产化

为了降低成本，本次对地质导向等关键技术进行了有益的国产化探索。利用国产的MWD导向工具，配合伽马探管+钻时、岩屑、气测录井组合技术进行地质导向试验，效果良好，PHH-001、PHH-002钻遇率分别在90%和80%，极大地降低了成本，为推广煤层气多分支水平井钻井技术创造了条件。

（三）形成了工程作业流程

通过本项目试验，多分支水平井工程作业流程包括地质风险分析、优化多分支水平井施工设计、队伍选择和组织、工程作业施工、排采等5项。

地质风险。地质风险是随时存在的，地质构造、煤层厚度、煤的力学性质等的变化，导致钻井事故。必须通过资料收集研究、地球物理勘探等手段进一步查明地层倾角、断层、小构造、煤层结构及厚度变化、构造煤发育程度等。

优化多分支水平井施工设计。多分支水平井的井型，分支数量、长度、间距、角度等参数，钻井工艺等设计和优化，为完成工程及其地质目的十分关键。最为重要的是根据不同的地形、地质和储层特征，开展设计和优化，提高施工效率和产能。

队伍选择和组织，良好的设计，必须有优秀的施工队伍才能转变为事实。除了拥有相应的资质、技术力量和精良的装备以外，最重要的是施工队伍必须具有诚信、丰富的经验。

工程作业施工。严格按照钻井施工规程和工程施工管理规定程序执行。加强现场工程作业的组织、管理和领导。严把工程施工质量。公司成立项目领导小组和技术攻关领导小组，下设技术组和工程组，负责工程设计方案制定、工程招标、计划和总结、验收等。成立项目经理部，负责工程施工管理、组织协调、队伍进场验收、单项工程质量和资料验收、工程监理等。

排采。由专门人员进行排采作业。采用缓慢降压、控制液面下降速率，控制煤粉变化和及时监测压力和产量变化。适时调整生产参数。

（四）完成了煤层气多分支水平井钻井规程编制

作为中联煤层气有限责任公司企业标准，编制《煤层气多分支水平井钻井规程》，规范了煤层气水平井钻井工程作业全过程的程序和要求。包括水平井钻井工程设计、钻前准备及验收、水平井井眼轨迹控制作业，水平井测量作业，水平井完井作业，水平井钻井工程质量要求，健康、安全与环境管理（HSE）要求，水平井钻井工程资料汇交要求等6项内容。

二、产业示范

2006年1月，DS01-1井顺利完成钻井和完井，经过半个多月排水降压开始产气。产气量稳步上升，最高每天超过1×10⁴m³，套压保持在0.73～1.00MPa，显示了非常好的生产潜力。2006年底中联公司和萨摩亚美中能源公司在对外合作项目潘庄区块部署6口多分支水平井井组，2006年11月6日PZP01-2井开始产气，获得平均单井日产5×10⁴m³的高产。除此之外，还在韩城、保德等区块进行试验（表6-16）。

截至2008年底全国施工多分支水平井64口。因此，本示范工程带动了沁南地区利用多分支水平井技术开发煤层气的热潮，推动了新技术的试验应用。本项目的示范效应显然十分显著。

表6-16 全国历年煤层气多分支水平井施工顺序和效果

（一）潘庄区块水平井生产情况

中联公司和萨摩亚美中能源公司在潘庄区块部署了6口多分支水平井井组，由奥瑞安公司设计施工和排采管理。

潘庄井组由PZP01-1、PZP01-2、PZP02-1、PZP02-2、PZP03-1、PZP03-2组成，分3个井场布置，一个工程井和一个生产井组成一翼，包括6口垂直生产井，进尺超过36000m（图6-20）。在国内首次实现井组排采，有效地利用井间干扰效应，实现了井组之间的良性互动，显示出水平井组的产能优势（图6-21）。

图6-20 潘庄PZP多分支水平井组

图6-21 潘庄水平井组产量曲线图

（二）保德区块水平井组

中联公司和必和必拓公司在保德区块部署了4口单支水平井组成的水平井井组，BD4-L1～BD4-L4，由澳大利亚方设计和排采管理，组织大地公司施工作业。

2006年8月，该项目V1～V4直井及L1～L4水平井定向段作业，完成4口多分支水平井（包括4口垂直生产井），进尺超过36000m。这4口井为末端对接井（又称U型井）（图6-22）。

排采生产试验从2007年7月29日开始，到2008年9月，1V与4V井产气量均达到1800m³左右；2V与3V井的特点为产水量高，产气量高，套压高，产气量达到6425m³和1720m³左右。

图6-22 保德4口井末端对接水平井组示意图

（三）柿庄南区块水平井

中联公司和格瑞克公司在柿庄南区块部署一组末端对接水平井（GSS-008-L1和GSS-008-L2）（见图6-26）。由澳大利亚米切尔公司设计，格瑞克钻井公司施工作业和排采管理。

GSS-008-L1井已于2007年12月完井。目的煤层3号煤层，钻井长度1162.0m，煤层段分支长度600.5m，工程井与生产井距离852.0m。目前正在排采试验，产量已上升到5000m³/d以上（图6-23）。

图6-23 GSS-008-L1井生产历史曲线图

（四）韩城WL02-1井

1.概况

WL02-1多分支水平井位于韩城区块，由中联公司部署设计，其目的是评价采用水平井开发5号煤层的煤层气技术经济可行性，以期获取较高的产能，为在韩城地区开发5号煤层的煤层气探索新的技术方法。山东煤炭地质局勘探二队承担施工作业。自2008年8月8日开钻至2008年9月28日完井，历时51.31天。完钻层位为石炭系太原组5号煤层。

2.水平井基本数据

WL02-1井完成了两个主井眼（M、M’）和4个分支（M-L1、M-L2、M-L3、M-L4），钻进总进尺2480m，5号煤层中水平进尺2072m，5号煤层钻遇率为84.70%（表6-17）。

表6-17 WL02-1多分支水平井工程量统计表

3.WL02-1水平井钻井轨迹

WL02-1水平井钻井轨迹图如图6-24、图6-25、图6-26。

图6-24 WL02-1水平井垂直投影图

图6-25 WL02-1水平井水平投影图

图6-26 WL02-1水平井三维图

三、对煤矿区煤层气抽采和煤炭煤层气协调开发的重大促进作用

煤层气水平井开发技术对于煤矿来说效益是多方面的，除了快速开发煤层气资源本身所带来的直接经济效益外，对煤矿安全采煤控制而言意义尤为重大。大宁煤矿千米钻抽放系统有效地解决了长期以来困扰煤矿的长壁工作面无法超前预抽的难题，既保障了煤矿安全生产，也因为对瓦斯的高效抽放与利用避免或减轻了对矿区环境的污染。该区首次尝试多分支水平井技术进行地面开发煤层气取得巨大成功，生产试验证明水平井技术对本区煤层气开发的高度适应性而确立了其主力开发技术的地位，水平井技术的推广应用，也有效地弥补了井下抽放能力的不足。真正落实了先采气后采煤发展战略。具体体现在以下几方面：

（一）快速降低煤层瓦斯含量，减少安全隐患，提高煤矿生产效率

按照100m分支间距布置地面多分支水平井，2～3年内采收率可达到约40%～50%，相对于直井系统15～20年50%的抽出率而言，水平井的抽放效率完全可以满足煤矿采煤的速度需求。预抽后的巷道施工与采面回采仅靠矿井通风即可解决瓦斯问题，矿井能充分发挥机械化采掘的优势，提高产量。

大宁煤矿在国内利用水平井技术首次实现了80%的煤矿瓦斯综合抽放率，其抽放浓度平均50%左右，也是全国同等规模瓦斯抽放矿井中浓度最高的。

（二）有效解决井下瓦斯抽放中经常出现的采掘抽放衔接矛盾、抽放与生产抢“地盘”矛盾的两个突出问题

由于多分支水平井可以提前规划并根据实际需要超前施工，避免出现抽放时间不足的问题；多分支水平井的地面实施特点打破了井下空间不足无法施工的束缚，有效地解决了井下采掘、抽放中时间与空间的矛盾问题。

（三）一井多用，降低煤矿成本

对煤矿来说，通过地面布置到煤层中的水平井可作为采面回采前的预抽钻孔，也可以延续作为回采过程中的边采边抽钻孔和采空区的抽放孔使用，抽放结束后，井筒还可以作为尾巷排风井，一孔多功能的特性，节约了成本，提高了煤矿效益。

（四）提供最准确的工作面地质信息，节约勘探投资

水平井钻井过程中能揭露详细而精确的地质信息，包括煤层产状、褶曲、断层、破碎带的分布等，对煤矿井下的采面设计及安全生产具有十分重大的意义，能为井下工作面设计提供准确的地质资料，缓解了井下工作面设计与生产对三维地震及补充勘探的依赖程度，也很大程度地减少了相应勘探投资。

除此之外，与传统的直井相比，水平井由于完全采用裸眼完井，没有遗留任何钢套管对将来生产造成的安全隐患，更没有因为压裂改造对煤层及顶底板稳定性造成破坏或者导通上覆、下伏含水层。因而是配合采煤规划非常实用的、高产高效的工程技术。表6-18是大宁煤矿瓦斯抽放的主要数据。

表6-18 大宁煤矿瓦斯抽放的主要数据