中石油钻井院煤层气技术介绍

定位：致力于煤层气工程特色技术的研发与服务， 形成国内一流、国际领先的煤层气钻完井技术技 术系列。 职责：
—煤层气钻完井技术及专用工具研究 —中石油煤层气钻井业务支持与服务 —煤层气钻井技术发展规划
一、单位基本情况
1、发展历程
1993年起开始介入煤层气现场试验，进行煤层气钻井技术的前期研究; 1994年负责完成了湖南冷试1井、江西曲试1井两口煤层气试验井的钻井完 井设计及现场技术管理工作，为美国菲利普斯公司提供了煤层伤害评价服务; 1996-2006年负责完成了中石油煤层气项目经理部30多口试验井、2口水平 分支井的钻完井工程设计、现场监督和现场跟踪研究工作： 2006年，负责完成了樊庄地区3#煤层100口开发直井的区块技术服务与监 理工作; 2009年独立设计、组织实施了郑平1-1多分支水平井； 2008至现在，承担了煤层气相关的国家重大专项、股份公司专项、海外专 项等课题攻关，开发出了DRMTS-II穿针工具和DRPE筛管完井等技术。
术服务，其中三次直接连通玻璃钢套管，一次连通作业成功率 达到100%；
该产品已在我国沁水盆地、鄂尔多斯盆地等主要煤层气区块
得到广泛应用，性能指标得到了用户的肯定和赞誉。
井号 郑试平6H SS01 DSF-05H井 沁平12-11 ZP3-10 ZP4-10 ZP4-14 FL-H13-L ZP3-7 DSFC-06井 HJH1-1井 -13区块 郑庄区块 河南煤层气区块 彬县区块 沁水盆地郑庄区块 沁水盆地郑庄区块 沁水盆地郑庄区块 沁水盆地郑庄区块 山西柳林区块 沁水盆地郑庄区块 彬县区块 彬县区块 甲方公司 华北油田 河南煤层气公司 龙门煤层气公司 华北油田 华北油田 华北油田 华北油田 华北油田 华北油田 龙门煤层气公司 陕西油气钻采 主要技术应用情况
PE筛管完井系统构成
注入装 置 PE筛管 滚筒
以类似连续管的形式，在
煤层水平段下入筛管，有 效支撑煤层井壁，保持排
采期间井眼的连通。
引导锚定 装置
钻杆ห้องสมุดไป่ตู้
2寸PE筛管
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井口连续注入装置
引导锚定装置
三、DRPE筛管完井技术与装备
1、煤层气水平井专用PE筛管

1600m/卷 材料：HDPE100 外径50.8mm，壁厚4.6mm 筛眼：8mm×23mm， 过流面积比3%
煤层气产能评价模块
钻井参数优化设计模块
DR-CBM
煤层气工程数据库
煤层气欠平衡设计模块
煤层气井风险模拟预测模块
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一、煤层气工程研究所基本情况
汇 报 内 容
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二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术 三、DRPE筛管完井技术与装备
四、煤层气钻井工程实验评价技术
五、结束语
二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术


筛眼相位分布为60°
支撑力24000N/m
加工完成的2吋PE筛管
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三、DRPE筛管完井技术与装备
2、地面连续注入装置
主要功能和特点：以类似连续油管注入的形式，采用液压驱动的专用摩擦链条 带动PE筛管连续注入到钻杆内。 注入装置采用大量标准件及常用件，标准化系数 高达60%以上。该装置可直接与钻杆进行连接和固定；系统自带小型独立液压源。
水平井/多分支井是煤层气的高效开采方式，而远距离穿针（对接）技术
是煤层气水平井/多分支井开发的关键技术之一，该技术长期被外国公司垄
断，严重制约了我国煤层气低成本规模开发。
穿针目标：引导煤层气水平井与排采直井连通。 工艺流程：水平井下入磁发射装置，洞穴直井
下入测量探管；通过穿针装备实时测量钻头与洞穴
一、单位基本情况
煤层气钻井完井设计、跟踪研究、区块监理工作 煤层气水平井钻井工程现场实施技术（具备工程总包能力） 水平井远距离穿针技术服务 煤层气筛管完井技术 煤层气欠平衡钻井技术 煤层气钻完井工程实验评价技术 煤层气绳索取心工艺技术服务
一、单位基本情况
拥有独立开发的煤层气多分支井优化设计、欠平衡设计、欠平衡钻井风险评估三 套软件，并取得集团公司煤层气钻井设计资质证书
距离30米 方位偏差 控制在1度 以内
距离10米， 方位偏差 控制在0.5 度以内
距离1米 方位偏差 控制在0.5 度以内
钻进方向
钢 套 管 井
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二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术
经济技术指标
最大探测范围及 精度
国外同类技术
井下最大探测范围达到 70米；距离测量误差小 于5% 系列较全，最小尺寸31/2″ 磁场饱和，不能进行测 量及定位作业 只测量距离和方位偏差 每套设备售价160万元， 专利费 5 万元 / 井次；技 术服务费用25万元/井次
国内同类技术
DRMTS-I穿针装备
DRMTS-II穿针装备达到 80米井下探测范围；距
离测量误差小于5%
产品规格系列 近距离测量（5米 以内） 空间导向
本项目研发前及 研制出4-3/4″等三种规格 研发过程中国内 系列装备， 尚无该类技术
可在1~5米近距离范围进 行测量及定位作业 可测量井斜偏差，能够三
煤层气钻井新技术与应用
中国石油集团钻井工程技术研究院
二○一三年三月
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一、煤层气工程研究所基本情况
汇 报 内 容
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二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术 三、DRPE筛管完井技术与装备
四、煤层气钻井工程实验评价技术
五、结束语
一、单位基本情况
煤层气工程研究所是国内唯一以煤层气钻井工程 技术作为研究对象的科研单位；拥有的煤层气钻井 完井技术是中石油钻井院十大特色技术之一。
的相对位置关系，然后为定向钻井提供精确靶点。
探管
磁发射装置
洞穴
R

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钻进方向
二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术

2008年国家油气重大专项将穿针装备其列为“10大装备之一”进行攻关研究；
通过“十一五”后三年的技术攻关，研制出DRMTS远距离穿针装备 ；
该装备具有点对点精确定位导向能力，可完成煤层气水平井与排采直井玻璃钢套
在我院穿针作业服务团队和渤海钻探第四钻井公司的通力协作和配
合下，一次性圆满完成了该井玻璃钢连通任务。
DRMTS远距离穿针测量结果 井深(m) 951.38 960 967.5 970.7 976.3 981.9 988 989 距离(m) 53.57 45.78 37.1 32.89 26.55 20.72 14.9 13.86 方位偏差(°) 10.12 9.18 6.55 4.57 3.13 1.12 0.69 0.29 靶点井斜角(°) 80.86 82.01 82.28 82.71 82.37 82.94 81.5 81.09
装置规格参数

适用注入2~4吋的PE筛管
注入力：6kN 额定注入速度：8m/min 液压系统：耐压16MPa
额定排量25L/min
连接丝扣：311型
地面连续注入装置整机
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三、DRPE筛管完井技术与装备
3、引导和锚定装置研制
设计原则：下的去、张的开、挂的牢 主要功能和特点：在泵冲过程中承压台肩憋压形成牵引力，带动筛管下入到预定 位置，然后张开刀翼自动张开，固定筛管于煤层中。该装置由单向阀、承压台肩、 张开刀翼三部分组成。 单向阀
993.2
997 998.8 1001.8
9.07
5.26 3.36
0.01
-0.38 -0.78
80.98
78.67 76.86
连通，靶心距4.5cm
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二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术
典型案例：柳林煤层气区块FL-H13-L
为解决直井洞穴垮塌问题，富地石油公司在FL-H13-L井未造洞穴，直接连通玻璃钢套管； 在我院穿针作业服务团队和陕西龙门天地煤层气技术工程有限公司的通力协作和配合下，
二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术
典型案例：郑试平6H井
7 ″钢 套管 7 ″玻 璃钢 套管
1、靶区范围由原来的0.5×4米矩形靶缩小至点靶
3米 洞穴
靶点
2、且连通段地层位于顶板泥岩中，侧钻补救难度大
3、憋压连通等措施成功可能性很小
落鱼
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二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术
典型案例：郑试平6H井
管连通作业；与国外仪器相比，具备近距离测量和立体导向优势。
4、无线数据 传输系统
3、DRMTS地 面工控系统 磁信号通过 电缆上传
5、磁信号 解释处理 中心
洞穴井
钻头与探管相 对位置关系
形成旋转磁场
螺杆及LWD 1、DRMTS磁发射装置
水平井
1、DRMTS测 量探管
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二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术
四、煤层气钻井工程实验评价技术
五、结束语
三、DRPE筛管完井技术与装备

针对我国煤层易垮塌及产出煤粉等特点，钻井研究院研制完成一套煤
层气筛管完井技术（包括PE筛管、注入装置、锚定装置等）。
解决了煤层气水平井完井井壁垮塌等问题，有望提高煤层气井筒寿命和
单井产量。
PE筛管
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三、DRPE筛管完井技术与装备
点对点连通玻璃钢技术核心
测量范围：DRMTS-II设备探测范围 为80~1米；国外RMRS为70~5米。 立体测量：测量井斜偏差、钢套管 位置磁性标定；40米以内定位测量精 度达到厘米级别。 轨 迹 测水 控平 标井 准
洞 玻 穴 璃 直 井
距离 80米
开始测 量和定 位
距离 60米 全力进行 轨迹调整
维立体导向
设备销售价格
具体技术指标达到国际领先水平，满足工业应用要求
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二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术
产品发布与鉴定
2011年11月DRMTS-1穿针装备通过了集团
公司组织的鉴定评审。
2011年12月8日参加了集团公司十大利器发
布会，标志着中石油成为第二家掌握该技术 的公司。
媒体报道
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二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术
典型案例：复合穿针工艺
二开8-1/2
″井眼下入6-1/2 ″磁源发射装置引导，完成复杂地层段的钻进，然
后下套管；三开采用4-3/4 ″磁源发射装置再次进行引导，最终实现两井连通。
二开井段DRMTS穿针装备引 导至距离直井3~10米，下套管 封堵连通点前不稳定煤层
2012年5月19日中央电视台宣传了该技术成果。 主流报刊《光明日报》、《科技日报》、《经济
日报》等9家媒体在主力版面发表文章，宣传这一 科技进步成果。
新华网、人民网等共有41家网站进行了转载报道。
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二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术
DRMTS穿针装备推广应用

2012年1月至12月，DRMTS型穿针装备共完成13井次的穿针技
6-1/2磁源发射装置
磁测量探管
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二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术
典型案例：ZP4-10井
该井位于山西省沁水盆地郑庄区块，由在井斜70度时钻遇煤层，井眼轨迹将穿越3#煤层底
部的粉煤，因此决定采用“二开预连通+三开连通”的复合连通模式进行导向钻进；
DRMTS-I穿针工具在8-1/2
″井眼距离洞穴80米开始精确定位导向，并引导至距离洞穴22
连通7寸玻璃钢
直径0.5米洞穴
直径0.5米洞穴 直径0.5米洞穴 直径0.5米洞穴 复合连通、7寸玻璃钢 直径0.5米洞穴 7寸连通玻璃钢 直径0.5米洞穴 直径0.5米洞穴 远端连通、直径0.5米洞穴
靶心距（厘米） 4.5 6.6 4.1 17.2 7.7 3.2 12.0 6.2 12.4 11.6 20.0
靶点井斜角(°)
90.8 89.26 90.81 91.21 91.45 91.05 90.43 89.88
753
759.3 763.4 765.8
13.36
6.88 2.37
-0.21
-0.82 -1.45
88.10
82.70 94.76
目前富地石油公司已放弃直井造穴工艺，
连通，靶心距6.2cm
全面推广“点对点”连通玻璃钢技术！
米处，方位偏差0.6度；
三开采用4-3/4磁源发射装置进行磁导向，在距离洞穴1.5米处结束导向作业，方位偏差2.1
度，继续钻进1.4米后实现两井连通作业。
二开套管鞋
洞 穴 直 井
不稳定粉煤段 -18-
一、煤层气工程研究所基本情况
汇 报 内 容
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二、DRMTS-II远距离穿针钻井技术 三、DRPE筛管完井技术与装备
一次性圆满完成了该井玻璃钢连通任务
DRMTS远距离穿针测量结果 井深(m) 701.8 707.5 714.5 722 728 734.5 740 745.5 距离(m)
64.52 59.67 52.32 44.53 38.91 32.54 26.09 20.70
方位偏差(°)
2.8 1.22 -0.48 -1.03 -0.18 -0.54 0.85 -0.29