CN102425397A - 双井筒水平羽状井水力冲刷钻进卸压开采煤层气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的双井筒水平羽状井水力冲刷钻进卸压开采煤层气方法，首先，钻设排采直井(3)，在目标煤层(2)段掏穴，穿过煤层后形成口袋(4)；钻设水平羽状井(8)的直井段(9)和造斜段(10)并下套管固井；在水平羽状井(8)中下入与高压水泵(11)相连的喷水软管(12)，穿过洞穴(5)，通过高压水射流冲刷煤层，在水平方向钻进形成水平段主井眼(14)；然后，改变射流方向，在水平段主井眼(14)周围喷射多条分支井眼(16)；射流过程中的煤水返流至口袋(4)，经提升设备(6)排出，经气、煤、水分离装置(7)分离，煤和气被收集储存，水循环用于井下射流、冲刷。本发明为松软、低渗煤层地面采气提供了新的解决方法。

Description

双井筒水平羽状井水力冲刷钻进卸压开采煤层气方法

技术领域

本发明涉及煤层气开采技术领域，也可以涉及地面煤、气共采技术领域，特别涉及一种适用于松软、低渗、高瓦斯煤层的一种双井筒水平羽状井水力冲刷钻进卸压开采煤层气方法。

背景技术

煤层气地面开采钻井技术主要是垂直井和水平井。垂直井施工简单，成本较低，但主要适应于地形平坦、渗透性较好的硬质厚煤层，不适合松软、低透煤层；水平井技术较直井复杂，但可以极大地增大煤层裸露面积，提高煤层气产量。目前，水平井主要有三种：第一种是仅包括直井段、造斜段和水平段的水平定向井；第二种是水平对接井，将水平定向井水平段通过特殊钻进方法与远端预钻的排采直井在目标煤层中对接连通；第三种是水平羽状井，包括单井筒和双井筒两种类型。单井筒水平羽状井是在水平定向井水平段再侧钻出多个分支井眼，双井筒水平羽状井比单井筒水平羽状井多了一口与水平段主井眼连通的排采直井。

水平定向井施工简单，但煤层裸露面积有限，而且采气过程中井内积水无法解决；水平对接井可以解决井内积水问题，但由于要远端对接，水平段一般要下筛管支撑，对煤层硬度和施工技术要求较高；水平羽状井由于增加了分支井眼，煤层裸露面积显著增加，但单井筒水平羽状井同样面临井内积水问题，双井筒水平羽状井由于增加了专门排采煤水和煤层气的排采直井，可有效解决井内积水问题，但水平井段位于目标煤层，为防治煤层坍塌阻塞井眼，一般要选择煤质较硬的煤层施工并下筛管固井。

然而，我国有相当数量松软、低渗、高瓦斯煤层，常规水平井钻进技术难以凑效，水平段井眼难以完成，即使完成也容易坍塌、阻塞，难以维持稳定的卸压空间。针对这一问题，本发明提出一种运用水力冲刷钻进在松软煤层获得和维持双井筒水平羽状井的水平段主井眼和分支井眼，从而卸压开采煤层气的方法。

发明内容

本发明针对松软、低渗、高瓦斯煤层煤层气开采所存在的难题，结合水平定向井、水平对接井和水平羽状井的特点，采用水力钻进、冲刷技术，提供一种双井筒水平羽状井水力冲刷钻进卸压开采煤层气方法。

本发明的目的可通过下述技术措施(步骤)来实现：

(1)首先，在预定位置钻设排采直井，该井由地面钻进，穿过目标煤层后，继续钻进一段距离的口袋，即形成聚集煤水的井窝。

(2)然后，在对应目标煤层段下入特殊套管，一般为玻璃钢套管，固井后把玻璃钢套管割掉露出煤层，进行扩眼，形成洞穴。

(3)在前述排采直井中设置煤水提升设备，井口安装气、煤、水分离装置。所述煤水提升设备一般采用电潜泵、气举隔膜泵、绳索提斗、螺杆泵、射流运移设备等。

(4)在距离排采直井适当距离的预定位置先钻水平羽状井的直井段和造斜段并下技术套管固井，直井段位于目标煤层上方的地质层，造斜段位于目标煤层，将钻进方向转为水平，通过洞穴与排采直井连通。

(5)下入喷水软管，与地面高压水泵相连，软管穿过洞穴，通过高压水射流冲刷松软煤层，在造斜段的延伸方向钻进至预定距离，形成水平段主井眼。其中，洞穴中口袋上方设置有支撑装置，用以支撑喷水软管，该装置经特殊设计不会影响煤水提升设备的正常工作。

(6)水平段主井眼射流冲刷完成后，改变高压水射流方向，在水平主井眼的周围喷射出多条分支井眼。

(7)在喷射形成水平主井眼和分支井眼过程中产生的煤水混合物返流至排采直井的井底口袋，通过煤水提升设备排至地面。

(8)煤水混合物和煤层气在排采直井的井口通过气、煤、水分离装置实现分离，分离后的煤和煤层气被收集储存，水又通过高压水泵重新用于井下射流、冲刷。

本发明的有益效果如下：

本发明采用水力冲刷、喷射的方法在松软、低渗、高瓦斯煤层完成双井筒水平羽状井水平段主井眼和分支井眼的钻进，克服了常规方法在松软煤层钻进难度大，水平井段难以获得和维持的问题，有效增加了煤层气的卸压空间；同时，该方法的工艺简单，成本较低，为松软、低渗、高瓦斯煤层采气提供了新的解决方法。

附图说明

图1为本发明水力冲刷获取双井筒水平羽状井水平段主井眼过程示意图；

图2为本发明水力冲刷获取双井筒水平羽状井水平段分支井眼示意图；

图3为本发明双井筒水平羽状井水平段主井眼及分支井眼的左视图；

图4为本发明双井筒水平羽状井水平段主井眼及分支井眼的俯视图。

图中标记为：1：地面；2：目标煤层；3：排采直井；4：口袋；5：洞穴；6：提升设备；7：气、煤、水分离设备；8：水平羽状井；9：直井段；10：造斜段；11：高压水泵；12：喷水软管；13：软管支撑装置；14：水平段主井眼；15：煤层气抽采设备；16：水平段分支井眼。

图中实线箭头为水流方向；虚线箭头为煤层气气流方向。

具体实施方式

本发明以下将结合一个实施例(附图)作进一步描述：

(1)首先，在预定位置钻设排采直井3，该井由地面1钻进，穿过目标煤层2后，继续钻进一段距离的口袋4，即形成聚集煤水的井窝。

(2)然后，在对应目标煤层2段下入特殊套管，一般为玻璃钢套管，固井后把玻璃钢套管割掉露出煤层，进行扩眼，形成洞穴5。

(3)在前述排采直井3中设置煤水提升设备6，井口安装气、煤、水分离装置7。所述煤水提升设备6一般采用电潜泵、气举隔膜泵、绳索提斗、螺杆泵、射流运移设备等。

(4)在距离排采直井3适当距离的预定位置先钻水平羽状井8的直井段9和造斜段10并下技术套管固井，直井段9位于目标煤层2上方的地质层，造斜段10上部紧接直井段9，进入目标煤层2后将钻进方向逐渐转为水平，下段通过洞穴5与排采直井3连通。

(5)在水平羽状井8中下入喷水软管12，与地面高压水泵11相连，穿过洞穴5，通过高压水射流冲刷松软煤层，在造斜段10的延伸方向钻进至预定距离，形成水平段主井眼14。其中，洞穴5中口袋4上方设置有支撑装置13，用以支撑喷水软管12，该装置经特殊设计不会影响煤水提升设备6的正常工作。

(6)水平段主井眼14射流冲刷完成后，改变高压水射流方向，在水平主井眼的周围喷射出多条分支井眼16。

(7)在喷射形成水平段主井眼14和分支井眼14过程中产生的煤水混合物返流至排采直井3的井底口袋4，通过煤水提升设备6排至地面1。

(8)煤水混合物和煤层气在排采直井3的井口通过气、煤、水分离装置7实现分离，分离后的煤和煤层气被收集储存，水又通过高压水泵11重新用于井下射流、冲刷。

本发明采用水力冲刷、喷射的方法在松软、低渗、高瓦斯煤层完成水平羽状井水平段主井眼和分支井眼的钻进，克服了常规方法在松软煤层钻进难度大，水平井段难以获得和维持的问题，有效增加了煤层气的卸压空间；同时，该方法的工艺简单，成本较低，为松软、低渗、高瓦斯煤层采气提供了新的解决方法。

Claims (4)

1.双井筒水平羽状井水力冲刷钻进卸压开采煤层气方法，包括以下几个步骤，其特征在于：

步骤1，在预定位置钻设排采直井(3)，该井由地面(1)钻进，穿过目标煤层(2)后，继续钻进一段距离的口袋(4)，即形成聚集煤水的井窝；

步骤2，在对应目标煤层(2)段下入特殊套管，固井后把套管割掉露出煤层，进行扩眼，形成洞穴(5)；

步骤3，在前述排采直井(3)中设置煤水提升设备(6)，井口安装气、煤、水分离装置(7)；

步骤4，在距离排采直井(3)适当距离的预定位置先钻水平羽状井(8)的直井段(9)和造斜段(10)并下技术套管固井；

步骤5，在水平羽状井(8)中下入喷水软管(12)，与地面高压水泵(11)相连，穿过洞穴(5)，通过高压水射流冲刷松软煤层，在造斜段(10)的延伸方向钻进至预定距离，形成水平段主井眼14；

步骤6，水平段主井眼(14)射流冲刷完成后，改变高压水射流方向，在水平主井眼的周围喷射出多条分支井眼(16)；

步骤7，在喷射形成水平段主井眼(14)和分支井眼(14)过程中产生的煤水混合物返流至排采直井(3)的井底口袋(4)，通过煤水提升设备(6)排至地面(1)；

步骤8，煤水混合物和煤层气在排采直井(3)的井口通过气、煤、水分离装置(7)进行分离，分离后的煤和煤层气被收集储存，水又通过高压水泵(11)重新用于井下射流、冲刷。

2.如权利要求1所述的双井筒水平羽状井水力冲刷钻进卸压开采煤层气方法，其特征在于：所述排采直井(3)和水平羽状井(8)井口位置的选择视煤田地形、煤层及含气情况而定。

3.如权利要求1所述的双井筒水平羽状井水力冲刷钻进卸压开采煤层气方法，其特征在于：直井段(9)位于目标煤层(2)上方的地质层，造斜段(10)上部紧接直井段(9)，进入目标煤层(2)后将钻进方向逐渐转为水平，下段通过洞穴(5)与排采直井(3)连通。

4.如权利要求1所述的双井筒水平羽状井水力冲刷钻进卸压开采煤层气方法，其特征在于：洞穴(5)中口袋(4)上方设置有支撑装置(13)，用以支撑喷水软管(12)，该装置的设计以不影响煤水提升设备(6)的正常工作为佳。

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