黃德鑫（中石化勝利石油工程有限公司 鉆井工程技術(shù)公司 山東東營 257000）

一、引言

煤層氣的開發(fā)利用對(duì)于緩解我國能源緊張局勢(shì)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，減少溫室氣體排放、減輕大氣污染，保證煤礦安全生產(chǎn)，以及實(shí)現(xiàn)我國國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。山西省煤層氣資源豐富，近年來在沁水、河?xùn)|、西山、霍西、寧武等煤田均進(jìn)行了煤層氣的開采施工，而利用水平連通井開發(fā)煤層氣資源在實(shí)際施工中取得了良好的成效。

延6-4-28UP水平井連通井組為典型的煤層氣開發(fā)連通井，其構(gòu)造位置位于鄂爾多斯盆地東緣延川南氣田萬寶山構(gòu)造帶，目的層位為山西組2號(hào)煤層。該井組具有連通水平段長、直井井底位移較大，并且可開發(fā)有效煤層薄的特點(diǎn)。在對(duì)接施工中，主要利用RMRS旋轉(zhuǎn)磁鐵測(cè)距儀進(jìn)行對(duì)接測(cè)量工作，依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)井眼軌跡精確控制，最終實(shí)現(xiàn)順利連通。RMRS測(cè)距儀在山西煤層氣開發(fā)連通水平井組的施工中，起到了重要的作用。

二、延6-4-28UP井組情況

延6-4-28 UP井組設(shè)計(jì)由水平井延6-4-28 UP井和直井延6-4-28 U井連通組成。在井組施工中，先進(jìn)行直井延6-4-28 U井的施工，直井設(shè)計(jì)采用二級(jí)井身結(jié)構(gòu)，由Φ177.80 mm套管完井，套管串位于山西組2號(hào)煤層段位置處加入1根長8 m左右玻璃鋼套管。固井后，下入擴(kuò)孔器破碎煤層段的玻璃鋼套管和水泥環(huán)，擴(kuò)大2號(hào)煤層段的井眼直徑至500 mm。在直井施工工作完成后，再進(jìn)行水平井的施工，水平井采用三級(jí)井身結(jié)構(gòu)，前部直井段和造斜井段施工鉆進(jìn)至距離直井100 m左右下入RMRS測(cè)距儀，并在直井的2號(hào)煤層位置處采用電纜方式下入強(qiáng)磁接收器，實(shí)施連通鉆進(jìn)工作，精確控制軌跡直至連通完鉆。

三、RMRS連通儀工作原理

RMRS測(cè)距儀是由一個(gè)安裝在鉆頭上端的強(qiáng)磁短節(jié)，利用有線絞車放置于目標(biāo)井中的探管以及進(jìn)行電源供應(yīng)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡孛娼涌谙浣M成。在連通作業(yè)時(shí)，通過螺桿馬達(dá)帶動(dòng)下部強(qiáng)磁接頭旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，再由位于目標(biāo)井中的探管進(jìn)行測(cè)量，探管中的磁場(chǎng)傳感器能夠感應(yīng)出磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，通過磁場(chǎng)變化感應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)采集。

采集數(shù)據(jù)后，根據(jù)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前的鉆頭位置，以及相對(duì)連通點(diǎn)位置偏移量及偏移角度，通過連續(xù)測(cè)量實(shí)時(shí)計(jì)算軌跡的閉合方位，及時(shí)調(diào)整工具面以修整軌跡。如圖1所示，圖中橫坐標(biāo)代表測(cè)點(diǎn)，縱坐標(biāo)代表測(cè)點(diǎn)垂深，兩條曲線分別是測(cè)點(diǎn)垂深和反推出的鉆頭位置垂深，兩條虛線代表擴(kuò)孔區(qū)域垂深，當(dāng)鉆頭位置垂深進(jìn)入到擴(kuò)孔區(qū)域，表示按照當(dāng)前軌跡趨勢(shì)可以實(shí)現(xiàn)連通。

圖1 延6-4-28 UP井連通數(shù)據(jù)圖

兩井連通時(shí)采用RMRS測(cè)距儀與Y ST-48 R隨鉆測(cè)斜儀配合使用，在直井下入RMRS探管，施工水平井鉆頭上部加強(qiáng)磁接頭，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)磁接頭到達(dá)直井附近區(qū)域時(shí)，探管可采集強(qiáng)磁接頭產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)，接收儀器就可以不斷地收到當(dāng)前磁場(chǎng)的強(qiáng)度值(H x、H y和H z)。當(dāng)檢測(cè)到磁信號(hào)以后，通過測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行鉆頭位置反推計(jì)算，再根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)算出實(shí)鉆軌跡相對(duì)連通點(diǎn)偏移量。隨著不斷接近連通位置，測(cè)得的數(shù)據(jù)可信度也越來越高，不斷調(diào)整軌跡，最終實(shí)現(xiàn)精確連通。

四、井眼軌跡控制

延6-4-28 UP連通井組采用Y ST-48 R隨鉆測(cè)量儀和RMRS旋轉(zhuǎn)磁鐵測(cè)距儀組合使用的方式，為連通作業(yè)軌跡調(diào)整提供數(shù)據(jù)。鉆至距離連通點(diǎn)80 m時(shí)，儀器測(cè)得數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率低于60%，通過計(jì)算數(shù)據(jù)判斷可以實(shí)現(xiàn)連通，連通施工中主要采取了以下措施進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量及軌跡調(diào)整：

1.在連通作業(yè)開始后，每鉆進(jìn)3 m后，根據(jù)Y ST-48 R測(cè)斜數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)出井底鉆頭位置井斜和方位，輸入l a n d ma r k軟件計(jì)算出井底南北、東西位置和垂深。再將數(shù)據(jù)輸入RMRS計(jì)算軟件，開始進(jìn)行磁信號(hào)測(cè)量工作；

2.在進(jìn)行磁信號(hào)測(cè)量時(shí)，上提鉆具靜止，待RMRS測(cè)距儀開始工作時(shí)勻速下放鉆具，位于目標(biāo)直井中的探管測(cè)量強(qiáng)磁接頭產(chǎn)生的磁信號(hào)，將測(cè)得數(shù)據(jù)輸入RMRS計(jì)算軟件，結(jié)合之前的Y ST-48 R測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算出軌跡相對(duì)連通點(diǎn)的偏移角和偏移量；

3.根據(jù)RMRS軟件計(jì)算出的數(shù)據(jù)，進(jìn)行軌跡調(diào)整，使其滿足連通要求；

4.為了確保連通精度，每鉆進(jìn)3～4m重復(fù)上述步驟，及時(shí)調(diào)整軌跡，直至最終連通。

五、RMRS連通作業(yè)中遇到的問題及解決

在鉆進(jìn)距連通位置5m時(shí)，根據(jù)RMRS測(cè)距儀測(cè)出數(shù)據(jù)得出當(dāng)前趨勢(shì)鉆進(jìn)可以連通，將探管從目標(biāo)直井中取出后，繼續(xù)鉆進(jìn)，但鉆至連通位置后目標(biāo)直井并未反出泥漿，表示未連通成功。分析后懷疑可能存在兩方面問題：首先，在儀器測(cè)量和數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)也有一定的誤差，可能是誤差同方向累積導(dǎo)致鉆頭實(shí)際位置未進(jìn)入連通位置，但是這種情況幾率很??；另外主要懷疑目標(biāo)直井玻璃鋼套管及水泥環(huán)破碎不夠徹底。在討論后決定先采用在連通位置反復(fù)循環(huán)作業(yè)，試圖擴(kuò)大井底井徑的方法實(shí)現(xiàn)連通，在連通位置進(jìn)行反復(fù)循環(huán)劃眼作業(yè)后，目標(biāo)直井依然沒有反出泥漿。于是采用在目標(biāo)直井進(jìn)行加壓作業(yè)，試圖依靠增加目標(biāo)直井連通位置壓力實(shí)現(xiàn)連通，在壓裂作業(yè)開始后，壓裂作業(yè)車壓力表顯示沒有升高跡象，此時(shí)施工水平井井口已開始反泥漿，證明連通成功，同時(shí)也驗(yàn)證了之前的推測(cè)。

在延6-4-28 UP井完鉆電測(cè)后，測(cè)得數(shù)據(jù)與Y ST-48 R隨鉆測(cè)量儀得出數(shù)據(jù)基本一致，這證明了在施工中隨鉆測(cè)量儀和RMRS測(cè)距儀數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，連通作業(yè)中遇到的問題并非由于儀器誤差累積導(dǎo)致，說明RMRS在連通井作業(yè)中，測(cè)量數(shù)據(jù)是可靠的。

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