摘要：岩溶陷落柱突水是煤矿重大水患,陷落柱治理通常是在矿井淹井后进行,如何实现由被动治理向主动防治转变,是防治水重大难题之一。基于淮南某矿大型垂向导水陷落柱的三维地震剖面同相轴错断(下拉)和地震属性切片上近圆形的异常分布等初筛发现,地面7个钻孔取心钻探、群孔抽水试验、测井测温、拟电流场测漏等勘探验证,综合资料对比研究;进一步查清了陷落柱平面近似椭圆形(陷落柱断裂带在1煤底板上长轴95 m,短轴74 m),剖面上“上小下大”的椎体形态,导水裂隙带发育顶界高度至4煤底板的骆驼钵砂岩、基底在寒武系灰岩中等陷落柱形态特征和水文地质条件;提出了在陷落柱的1煤底板裂隙区,剖面上分别沿太原群C3Ⅱ组9灰和C3Ⅰ组3灰、设计叠层多分支水平井(相邻水平井间距40 m,扩散半径20 m);平面上以1煤导水裂隙带以外100 m范围来设计形成320 m×290 m陷落柱平面治理范围。结果表明:通过多分支水平井造孔轨迹精准控制,反复充填+压裂注浆工艺实施和注浆质量效果针对性的检验等,实见1煤裂隙区浆液有效扩散半径超过80 m,1煤底板隔水层岩柱厚度超81.8 m、大于奥灰高压含水层突水系数的要求,平面上和剖面上立体精准地建造陷落柱的“堵水塞”,实现了华北型岩溶陷落柱超前治理。

摘要：煤层气多分支水平井工艺主要包括充气欠平衡技术、井眼轨迹优化设计与控制技术、水平井与洞穴井对接技术、煤层造洞穴技术等。系统地论述了煤层气多分支水平井钻井工艺的技术要点以及井身结构和轨迹设计原则和方法,并且详细阐述了造洞穴、U型充气欠平衡和两井连通工艺的原理及程序。提出了煤层气多分支水平井的设计方法和理论,为未来煤层气的高效勘探开发提供了技术参考。

摘要：多分支水平井参数优化设计是一个多目标最优化问题,采用传统的优化方法求解复杂程度依赖于优化对象数目,且容易产生局部收敛。基于多分支水平井的油藏数值模拟技术,以生产净现值为目标函数,应用遗传算法建立了多分支水平井参数智能优化设计方法,并编程实现了优化设计的全程自动化。优化过程中,利用正交设计原理生成种群初值,避免了初始种群的随机盲目性;根据个体适应值大小选择交叉和变异概率,保证了种群的多样性和算法的全局收敛能力。以珠江口盆地某海上低渗透油藏为例进行了多分支水平井参数优化设计,结果表明:遗传算法优化具有全局智能搜索寻优的特点,优化结果比传统优化算法有较大提高,具有较强的优越性和实用性。

摘要：沁水盆地南部高阶煤层多分支水平井钻井施工中遇到了以下难题:①井壁稳定性差,容易发生井下复杂事故;②煤层易受污染,储层保护难度大;③岩屑携带不畅,井壁严重失稳;④缺乏先进适用的钻井工具及仪器。为解决上述问题,分析了多分支水平井井眼轨迹及分支结构优化设计、复合造穴、水平井与洞穴井连通、井眼轨迹控制、充气欠平衡钻井等关键技术的要点,结合现场先导试验实施情况和效果,综合研究后认为:①沁水盆地3#煤层分布稳定、煤层平坦、煤岩机械强度相对较高、煤层顶板稳定,适于采用多分支水平井钻井技术来开发煤层气,而且利用国内现有技术和装备完全可以实施多分支水平井钻井施工;②在该区实施充气欠平衡钻井应尽量选取小的欠压值,或者保持近平衡钻进,重点应放在辅助清水钻井液携岩方面;③高阶煤层比较脆且存在互相垂直的天然裂缝,极易引起井下垮塌、卡钻等复杂事故,甚至造成井眼报废,钻进过程中要密切关注钻井参数的变化,及时调整钻井参数,防止井下发生复杂事故;④储层保护、携带煤屑和井壁稳定仍是高阶煤层多分支水平井亟待攻克的技术瓶颈。

摘要：自行设计和研制了一套多分支水平井产能模拟实验装置。该装置由密封水箱、注水管、排水控制阀和模拟地层组成。模拟地层中设计了1个主井眼和4个分支井眼,分支角度均为75°。通过对分支井的操作,设计7种不同的分支形态,可对分支数量、分支长度、分支间距和分支布置方式对产能的影响进行模拟实验。实验表明:3个分支的产能最大,4个分支产能次之,2个分支的产能最小;分支数量相同时,适当缩短部分分支的长度可增大产能;分支间距为240mm比分支间距80mm的最终产能大;异侧2个分支比同侧2个分支的产能大。

摘要：由于多分支水平井是复杂结构井,采用常规数值模拟方法和应用数学解析无法精准描述地下煤层气的渗流规律,为了更为直观地观察在复杂条件下煤层气的流动情况,基于多孔介质学理论,设计并搭建水电模拟试验平台,全面研究了分支数、分支长度、分支角度等井眼结构参数对煤层气压力分布规律、总产能和单位长度产能的影响,分析并验证多分支水平井之间是否存在支间干扰现象。结果表明:井眼结构参数对煤层气压力曲线的影响主要包括煤层气压力分布随着分支数量增加和分支长度的增加,在同等坐标点所对应的等压线数值不断变小,整体呈现出等压线变稀疏,即随着分支数的增加,煤层气压力曲线的形变幅度增大,抽采范围也随之增大;分支角度在30°、45°和60°情况下,对煤层气压力曲线的影响的形变幅度以45°支间角度最明显;煤层气压力曲线受分支的指端效应影响较大。对称多分支水平井分支井间存在支间干扰现象,控制支间干扰现象的关键是通过调整综合形态参数,合理控制分支数量、分支长度和分支角度关系,三者间的优化级为分支数>分支长度>分支角度;当试验参数为4分支数、200 mm分支长度、45°分支角度时,井眼结构参数可最大程度控制支间干扰现象,使煤层气生产效率和生产成本达到最佳状态。

摘要：根据煤层气多分支水平井完井管柱在造斜段的受力变形特点,将完井管柱的变形分为线弹性、弹塑性和扁化变形(塑性流动)阶段,利用弹塑性大变形理论建立了完井管柱承受弯矩与造斜率间关系的计算模型,推导出造斜段完井管柱许可造斜率计算公式。对沁水盆地某煤矿使用的多分支水平井完井管柱的造斜率进行了模拟计算,并与室内实验值进行对比,分析了完井管柱的外径、壁厚和屈服强度对完井管柱许可造斜率的影响。计算结果表明:建立的煤层气多分支完井管柱许可造斜率计算模型与实验值具有很好的一致性,可满足工程需要;完井管柱从线弹性极限变形状态进入弹塑性极限变形状态,井眼许可造斜率变化很小;完井管柱线弹性、弹塑性和扁化变形阶段的许可造斜率随外径的增加而降低,随壁厚和屈服强度的增加而提高,但壁厚影响不显著。

摘要：多分支水平井是开发低渗透油气藏的重要手段。结合目前先进的多分支水平井半解析产能预测模型,对影响多分支水平井产能的重要油藏因素和井型参数进行了敏感性分析。研究结果表明:油藏供给边界性质及主井筒的展布方位会对多分支水平井产能产生很大影响,其中四周定压油藏边界的影响最明显;在断块油藏中,应将多分支水平井布于油藏中部,根据多分支水平井的泄油面积来确定井网密度。分支长度、分支数目、分支角度是影响多分支水平井产能的重要井型参数,应选择尽可能大的分支长度,三分支以上的分支数目和不小于30°的分支角度。

摘要：煤层气多分支水平井技术集成了钻井技术优化设计、远距离穿针、精确地质导向、煤层保护与井壁稳定控制等技术,是一项技术性强、施工难度高的系统工程。为探索该项技术在沁水煤层气田郑庄区块的适用性,利用国内现有技术和装备,进行了郑平01-1煤层气多分支水平井现场施工。结合现场实施情况,从多分支水平井优化设计、两井连通、保护储层钻井液、多分支水平井井眼轨道控制、钻井施工工艺等方面论述了相关技术要点,探讨了煤层气多分支水平井的设计方法和理论,为煤层气的高效勘探开发提供了技术参考。

摘要：为提高海上中后期油田的生产能力,针对储量分散、天然能量弱的薄层油藏,决定采用多分支水平井技术提高单井产量和采收率,降低综合开发成本。根据某海域A油田的油藏特点,分析了薄油层钻井作业设备能力有限、工程设计限制多、中靶精度要求高、井眼轨迹控制挑战多、钻井施工风险高、储层保护难度大等问题。通过对平台钻井设备评价改造、井身结构及井眼轨道优化设计、复杂井眼轨迹的精细控制、钻井液优选等方面的研究及应用,成功实施了水平井、分支井、小井眼和薄油层的钻探作业,提高了油田勘探开发整体效益,为今后海上薄油层多分支水平井的钻井作业提供了参考。