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煤层气是一种清洁高效能源,我国煤炭资源丰富,煤层气储量巨大,它的开采利用是减少煤矿灾害、增加能源供给、减轻环保压力的一举多得之措,但面对我国煤储层的“三低”特征,煤层气又面临高效开采难题,常规过平衡钻井会造成储层伤害,严重影响产气量,因此石油行业中已趋成熟的欠平衡钻井技术在煤层气开采中的推广应用就具有重要意义。 研究区彬长大佛寺矿区煤层气储量丰富,但一直采用常规直井的方式开采,储层污染大、产量低,开采成本高。针对彬长大佛寺矿区煤岩特征及煤层气开发现状,本文以DFS-M85煤层气井组为研究对象,对其实施的羽状多分支水平对接井充气欠平衡钻井技术,从研究区欠平衡技术适应性、欠压值的确定、欠平衡的实现与控制方法以及实际应用效果等方面进行了系统研究。结合理论分析与现场应用,在技术适应性研究中,首先对研究区彬长大佛寺矿区4#煤层的储层压力、流体及岩石矿物敏感特征进行适应性评价;其次分析了实施欠平衡钻井对煤层的影响;最后进行整体技术经济性分析。得出“研究区的地层和煤岩特征适合采用充气欠平衡钻井方式进行煤层气的开采,并且经济可行”的结果。在欠压值的确定过程中从保证井壁稳定性入手,得出保证钻井安全的极限欠压值;再根据水平井段长度与环空压耗对欠压值的影响得到井底负压的最小设计值;又分析了储层应力敏感伤害;最后通过软件计算出最优的气液注入流量组合,完成了欠平衡钻井最核心的欠压值设计,细化了钻井过程中欠平衡的具体实施方法。最终采用DFS-M85-H井水平对接DFS-M85-V井后,在直井注入空气的方式,实现钻井流体减重,达到井底欠平衡。 通过现场应用验证了设计的合理性和良好的实钻效果,DFS-M85井组顺利完钻,水平段长度、煤层钻遇率等指标均达到设计要求,同时产气量是相邻常规直井的5~9倍,表明欠平衡钻进工艺优势突出。DFS-M85井组欠平衡钻井技术的成功运用,证明了欠平衡钻井技术在研究区的可行性及经济合理性上的明显优势,具有较大的推广价值。