一种连通水平井及其钻井方法与流程

本发明涉及水平井钻井技术领域，具体而言，涉及一种连通水平井及其钻井方法。

背景技术：

随着煤层气开发的不断深入，水平井技术的应用越来越普遍，逐步成为一种常规技术，展现出了独特作用和优势。水平井段越长，展现的经济技术优势越明显。但受限于井眼摩阻，水平段的长度相对固定，一定程度上影响了开发的经济性。目前常规的u型井是指水平井和直井连通，水平井和直井的间距为1000～1200m，并不能有效增加水平井的水平段长度。

授权公告号为cn205314977u的专利公开了一种了一种两口远距离水平井连通的井网结构和煤矿瓦斯抽采系统，所述两口远距离水平井连通的井网结构包括两口水平井，该两口水平井分别为第一水平井和第二水平井，第一水平井的水平段的一端和第二水平井的水平段的一端连通，第一水平井的水平段的另一端与第一水平井的竖直段连通，第二水平井的水平段的另一端与第二水平井的竖直段连通，第一水平井的水平段和第二水平井的水平段位于同一条直线上。该两口远距离水平井连通的井网结构通过两口水平井的联通，使水平井长度增加一倍，完全覆盖了煤矿采面，提高了瓦斯抽采效率。但是，上述两口水平井的两个水平段位于同一水平面上，导致水平井的排采困难，且不适宜煤层气的纵向开发。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种连通水平井及其钻井方法，以将水平井的水平段延伸长度进一步提高。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种连通水平井，该连通水平井包括：第一水平井，第一水平井包括依次连接的第一直井段、第一造斜段和第一水平段；第二水平井，第二水平井包括依次连接的第二直井段、第二造斜段和第二水平段，第二水平段的末端与第一水平段连接，连接的接点所在水平面为第一水平面，第二水平段和自第一造斜段至接点之间的第一水平段在第一水平面的上下两侧。

进一步地，上述连接的接点与第一水平段的末端的距离大于0m且小于或等于30m，优选大于或等于10m且小于或等于30m。

进一步地，上述第一水平段的末端和连接点之间的第一水平段为定位水平段，定位水平段与第二水平段的夹角为α，15°≤α≤80°。

进一步地，上述连接的接点所在水平面为第一水平面，自第一造斜段至接点之间的第一水平段在第一水平面以上且向下倾斜，第二水平段在第一水平面以下且自第二造斜段至末端向上倾斜。

进一步地，上述连接的接点所在水平面为第一水平面，自第一造斜段至接点之间的第一水平段在第一水平面以下且向上倾斜，第二水平段在第一水平面以上且自第二造斜段至末端向下倾斜。

进一步地，上述第一水平段的长度为900～1100m，第二水平段的长度为800～1000m。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述任一种的连通水平井的钻井方法，该钻井方法包括：设定第一水平井和第二水平井具有共同靶点；施工第一水平井，钻取第一水平井的第一直井段、第一造斜段和第一水平段，且在第一水平段钻至共同靶点位置时继续钻进预定距离；施工第二水平井，钻取第二水平井的第二直井段、第二造斜段和第二水平段，且使第二水平段的末端与第一水平段连接，第一水平段的井眼倾斜方向和第二水平段的井眼倾斜方向相反。

进一步地，上述施工采用的钻具组合中包括近钻头lwd随钻测井仪器，且在施工过程中根据近钻头lwd随钻测井仪器的测量结果调整井眼轨迹。

进一步地，上述施工第一水平井过程中，在第一水平段钻至共同靶点位置时，通过近钻头lwd随钻测井仪器控制第一水平段的井眼轨迹在煤层的标志层位置进行继续钻进预定距离，优选预定距离大于0m且小于或等于30m。

进一步地，上述施工第二水平井过程中，在钻头距离共同靶点前10～30m时，通过近钻头lwd随钻测井仪器调整第二水平段的井眼轨迹在煤层的标志层位置沿与第一水平段的井眼在同一垂向上进行继续钻进。

进一步地，上述钻井方法在施工第一水平井完成后，下入第一筛管至第一水平井的共同靶点位置后第一水平井完井；在施工第二水平井完成后，下入第二筛管至第二水平井井底后第二水平井完井。

应用本发明的技术方案，本申请将第二水平段的末端与第一水平段连接，即将水平的点对点的连接转换为纵向上点对线的连接，保证了两个水平段的有效连接，从而在纵向钻探基础上实现了水平段的有效增长。另外第二水平段和自第一造斜段至接点之间的第一水平段在第一水平面的上下两侧，使得两口水平井均可以正常排采，且由于第一水平段和第二水平段连接后的整体倾斜方向一致，因此两口水平井可以共用一套排采设备，比如在海拔低的水平井中下入排采设备以承担两口井的排采任务，进而有效降低了排采成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一些实施例的连通井的连接结构示意图；以及

图2示出了根据本发明的一种实施例的连通井的垂向结构示意图；

图3示出了根据本发明一种实施例的两个水平段的连接示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一水平井；11、第一直井段；12、第一造斜段；13、第一水平段；

20、第二水平井；21、第二直井段；22、第二造斜段；23、第二水平段；

30、接点；40、第一筛管；50、第二筛管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如本申请背景技术所分析的，现有技术中水平井的水平段难以在纵向钻探技术上延伸长度。申请人分析了现有同一水平面的水平段连接技术，发现同一水平段连接相对容易采用磁定位仪即可实现对井眼轨迹的调控和连接。但是两个位于不同水平面的水平段连接时，磁定位仪不能对地层纵向信号进行有效的发送和接受，因此无法对不同水平面的水平段的井眼轨迹进行有效定位和调控，进而难以实现两个水平段的有效连接。

为了解决该问题，本申请提供了一种连通水平井及其钻井方法。在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种连通水平井，如图1和2所示，该连通水平井包括第一水平井10和第二水平井20，第一水平井10包括依次连接的第一直井段11、第一造斜段12和第一水平段13；第二水平井20包括依次连接的第二直井段21、第二造斜段22和第二水平段23，第二水平段23的末端与第一水平段13连接，连接的接点30所在水平面为第一水平面，第二水平段23和自第一造斜段12至接点30之间的第一水平段13在第一水平面的上下两侧。

本申请将第二水平段23的末端与第一水平段13连接，即将水平的点对点的连接转换为纵向上点对线的连接，保证了两个水平段的有效连接，从而在纵向钻探基础上实现了水平段的有效增长。另外第二水平段23和自第一造斜段12至接点30之间的第一水平段13在第一水平面的上下两侧，使得两口水平井均可以正常排采，且由于第一水平段13和第二水平段23连接后的整体倾斜方向一致，因此两口水平井可以共用一套排采设备，比如在海拔低的水平井中下入排采设备以承担两口井的排采任务，进而有效降低了排采成本。

上述连通水平井在施工时，施工采用的钻具组合中包括近钻头lwd随钻测井仪器，且在施工过程中根据近钻头lwd随钻测井仪器的测量结果调整井眼轨迹，近钻头lwd随钻测井仪器可以接收接近井底的井眼轨迹参数，根据测斜参数使用钻具组合中的造斜工具控制井眼位置，沿预设方向钻进，近钻头测量数据实时上传，在第一时间内判断出井眼位置，当出现轨迹偏离情况时，可以及时调整，使轨迹一直处于可控状态。在本申请一种实施例中，为了进一步提高连接的可靠性，优选上述连接的接点30与第一水平段13的末端的距离大于0m且小于或等于30m，优选大于或等于10m且小于或等于30m。

在实际钻探中，可以根据地层条件或者煤层位置设置两口水平井的井口位置，比如第一水平段13的末端和连接点30之间的第一水平段13为定位水平段，定位水平段与第二水平段23的夹角为α，15°≤α≤80°。具体地，可以参考图1，其中示出了三种布井方式。

上述连通水平井中两口水平井的具体布井方式可以根据实际要求进行设计，比如连接的接点30所在水平面为第一水平面，自第一造斜段12至接点30之间的第一水平段13在第一水平面以上且向下倾斜，第二水平段23在第一水平面以下且自第二造斜段22至末端向上倾斜。或者连接的接点30所在水平面为第一水平面，自第一造斜段12至接点30之间的第一水平段13在第一水平面以下且向上倾斜，第二水平段23在第一水平面以上且自第二造斜段22至末端向下倾斜。无论是哪种布井方式，通过目前的钻井技术均可实现，在此就不展开说明。

由于本申请的两口水平井是分别钻井，因此各自的水平段的长度可以按照常规水平井的水平段长度进行设计，优选上述第一水平段13的长度为900～1100m，第二水平段23的长度为800～1000m。

以下实施方式对一种上述任一种的连通水平井的钻井方法进行说明，该钻井方法包括：设定第一水平井10和第二水平井20具有共同靶点；施工第一水平井10，钻取第一水平井10的第一直井段11、第一造斜段12和第一水平段13，且在第一水平段13钻至共同靶点位置时继续钻进预定距离；施工第二水平井20，钻取第二水平井20的第二直井段21、第二造斜段22和第二水平段23，且使第二水平段23的末端与第一水平段13连接，第一水平段13的钻进倾斜方向和第二水平段23的钻进倾斜方向相反。利用上述方法使第一水平段13和第二水平段23在共同靶点处连接。

优选施工采用的钻具组合中包括近钻头lwd随钻测井仪器，且在施工过程中根据近钻头lwd随钻测井仪器的测试结果调整井眼轨迹。

本申请施工采用的钻具组合中包括近钻头lwd随钻测井仪器，且在施工过程中根据近钻头lwd随钻测井仪器的测试结果调整井眼轨迹，保证了井眼垂向的精确位置，从而为两个水平段的连接提供了可靠的数据基础。

为了提高钻井效率并降低钻井成本，优选上述施工第一水平井10过程中，在第一水平段13钻至共同靶点位置时，通过近钻头lwd随钻测井仪器控制第一水平段13的井眼轨迹在煤层的标志层位置进行继续钻进预定距离，优选预定距离为0～50m，优选为0～30m。在第一水平井10施工过程中，钻取直井段和造斜段时，可以采用常规的钻井方式和定位方式。第一水平段13钻取时，同样可以采用常规方式或近钻头lwd随钻测井仪器进行定位，在第一水平段13钻至共同靶点位置时，通过近钻头lwd随钻测井仪器控制第一水平段13的井眼轨迹在煤层的标志层位置，以确定井眼的垂向精确位置，然后进行继续钻进预定距离，即钻至共同靶点位置后，再继续钻进钻出多余的水平段。

在一些实施方式中，可以采用常规方式施工第二水平井20，优选地，在施工第二水平井20过程中，在钻头距离共同靶点前10～50m时，通过近钻头lwd随钻测井仪器调整第二水平段23的井眼轨迹在煤层的标志层位置沿与第一水平段13的井眼在同一垂向上进行继续钻进。从而实现对第一水平段13和第二水平段23在共同靶点位置连接。

本申请的完井方式可以采用本申请常用的完井方式，为了保证第一水平井10和第二水平井20的稳定性，优选上述钻井方法在施工第一水平井10完成后，下入第一筛管40至第一水平井10的共同靶点位置后第一水平井10完井；在施工第二水平井20完成后，下入第二筛管50至第二水平井20井底后第二水平井20完井。

以下举例说明连通水平井的钻井方法，以便于本领域技术人员实施本申请的钻井方法。

该工艺方法包括两个水平井，各自水平段长度可以根据地质需要设定，一般为1000m左右。主要工艺流程为：

1)施工第一水平井10，钻达靶点t位置，继续钻30m后完钻d点，钻具组合中包括近钻头lwd随钻测井仪器，钻达靶点t位置后，通过近钻头lwd随钻测井仪器控制轨迹穿行在煤层中的标志层位置，以确定井眼的垂向精确位置；

2)第一筛管40下至距井底30m，第一水平井10完井；

3)第二水平井20的钻进方向以靶点t为目标(见图3)，施工第二水平井20，钻至第一水平井10的靶点t前30m，调整井眼轨迹垂向上沿煤层标志层钻进，且与第一水平井10的井眼轨迹在同一垂向位置；

4)第二水平井20与第一水平井10连通点在靶点t，优选测井曲线特征清晰的位置；

5)第二水平井20下入第二筛管50，完井；

6)在海拔低的井中下入排采设备，两口水平井一起排采作业。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。