CN100412314C - 一井眼多分支水平井沿煤层钻进采集气体工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及从井中开采气体的方法。它是采用井底螺旋杆动力马达和金刚石复合片钻头钻进与无线随钻测斜定向仪结合地质导向控制井眼轨迹钻进的工艺方法，水平井造斜段采用双增剖面，控制轨迹的着陆点和入窗点；由滑动钻进与复合钻进相结合的方式来控制井眼轨迹沿煤层钻进，通过无线随钻结合钻时录井和气测录井与岩屑录井及伽马曲线作地质导向，确保井眼轨迹在煤层中的穿透率。效果是在煤层水平井采气工艺方法简单，一井眼下设有分支井气通道，广泛用于煤层水平井的采气体开发利用上。
Description
技术领域：
本发明涉及从井中开采气体的方法。
背景技术：
目前，没有在深煤层水平井或者多分支水平井沿煤层钻进成井的采气体工艺方法，大部分采用钻垂直井，经过压裂来完成开采煤层气体的工序方法，垂直井单井其缺陷是设备投资高，工序方法复杂，生产效率低，不利于大规模开采气体的利用。
发明内容：
本发明的目的，是提供一种一井眼多分支水平井沿煤层钻进采集气体工艺方法，它是利用水平井眼内设置井眼筛管套，防止煤尘土泥堵塞钻孔出气通道，第一增斜段上设置井眼固定套管，采用无线随钻测斜定向仪和金刚石复合片钻进与轨迹控制钻进工艺方法。解决深煤层水平井或者多分支水平井沿煤层钻进成井的采气体的工艺方法。
本发明采取以下技术方案来实现的，它是采用井底螺旋杆动力马达和金刚石复合片钻头与结合无线随钻测斜定向仪进行轨迹控制钻进的工艺方法，水平井造斜段采用双增剖面，控制轨迹的着陆点和入窗点；由滑动钻进与复合钻进相结合的方式来控制井眼轨迹沿煤层钻进，通过无线随钻结合钻时录井和气测录井与岩屑录井及伽马射线作导向，确保井眼轨迹在煤层中的穿透率。
水平井的工序方法：井眼的设计分别为垂直段和第一增斜段与第二增斜段及水平段，在深煤层钻进造斜井眼段设置成双增剖面，第一增斜段曲率半径较大，利于完成井后的抽水设施下至套管底部抽水，第二增斜段曲率半径较小，轨迹出套管后快速进入深煤层，减少裸眼孔段的非含煤段。整个钻孔的造斜强度每30米小于9度，确保钻具在任何孔段钻进都能进行安全复合钻进。无线随钻测斜定向仪跟踪钻孔轨迹，结合钻时录井与自然咖马曲线和气测录井及岩屑录井，确保井眼轨迹在深煤层内钻进。采用无线随钻系统传输井眼斜度和方位与钻具面的三个主要参数，计算和掌握井眼轨迹的空间坐标与位置；钻时是在煤层中钻进的一个主要参数，通常在煤层内钻进时每米2分钟的速度，在夹矸或者顶底板处钻进时，钻时明显加大，是区别煤层与顶底板的一个主要标志；气测在煤层中或者煤层顶板附近钻进时，全径值大，泥岩内钻进全烃值偏小；自然伽马曲线在泥岩中钻进伽马值一般大于150API，在煤层中钻进自然伽马曲线偏低，一般小于60API，结合岩屑录井，对综合判断井眼轨迹是否在煤层中钻进准确率很高。
井眼轨迹控制：着陆点的控制，着陆点即第一增斜段的终点，是套管下入井段的终点，控制着着陆点处的井段斜度和方位与垂直深度，着陆点处于采气煤层顶板上方3-5米处。入窗点的控制，入窗点即第二增斜段的终点，轨迹进入煤层内与煤层顶底板在钻进设计方向保持平行的起始点。在第二增斜段螺旋杆钻具造斜范围内控制轨迹进入煤层后，沿煤层顶底板平行钻进，控制入窗点达到的井段斜度和垂直深度，掌握沿煤层钻进方向的煤层倾斜角度。采取滑动钻进与复合钻进相结合的方式控制井眼轨迹沿煤层长距离水平钻进，，在煤层内钻进以复合稳斜钻进为主，井眼轨迹进入煤层顶底板或者夹矸，采用螺杆造斜滑动钻进调整井眼轨迹，快速钻过非煤段进入煤层。
侧钻多分支水平井：多分支水平井为羽形状井眼，为提高水平井的产气量，分支点选在地层可钻性低的煤层内，其分支处的主井眼为增斜段。侧钻钻头为金刚石复合片平底钻头，保径厚度薄，利于吃入地层侧出分支水平井眼。侧钻方式采取降斜和降斜扭方位或者全力扭方位侧钻，控制钻进参数，以每小时1-2米匀速保持恒定的工具面钻进3-6米即可达到侧钻出分支水平井眼。
保护煤层清洁无污染：采取清水钻井液，控制钻井液固相含量和比重，由于煤层钻速很快，煤屑多，钻进一段时间需要往井内用泵加入一定量的高粘度无污染清洁液排出煤粉，完成井后起钻前采用清水洗井，替换井内的钻井液，保持井眼内清洁干净，确保出气通道畅通。在煤层内设置井眼筛管套，井眼筛管套上设有多只小圆孔，煤层气体通过小圆孔进入筛管内，保持出气管道畅通无阻。
本发明的效果是煤层水平井采气工艺方法简单，采气产出率高，成本低，操作方法灵活，设备投资低，一井眼下设有分支井气通道，广泛用于煤层水平井的采气开发利用上。
附图说明：
本发明将结合附图作进一步详细描述。
图1是本发明的煤层水平井造斜段双剖面图。
图2是本发明的多分支煤层水平井结构示意图。
图3是本发明的深层水平井井眼筛管套结构示意图。
1——垂直段 2——第一增斜段 3——第二增斜段 4——水平段 5——多分支水平井主井眼 6——分支井眼 7——井眼筛管 8——小圆孔
具体实施方式：
参照图1、2、3，本发明一井眼多分支水平井沿煤层钻进采气体工艺方法，它是采用井底螺旋杆动力马达钻进与结合无线随钻测斜定向仪进行轨迹控制钻进工艺方法，水平井造斜段采用双增剖面，控制轨迹的着陆点和入窗点；由滑动钻进与复合钻进相结合的方式来控制井眼轨迹沿煤层钻进，利用无线随钻结合钻时录井和气测录井与岩屑录井及伽马曲线作导向，确保井眼轨迹在煤层中的穿透率。
水平井的工序方法：井眼的设计分别为垂直段1和第一增斜段2与第二增斜段3及水平段4，水平井造斜井眼段设置成双增剖面，第一增斜段2曲率半径较大，利于完成井后的抽水设施下至套管底部抽水，第二增斜段3曲率半径较小，轨迹出套管后快速进入深煤层，减少裸眼孔段的非含煤段。整个钻孔的造斜强度每30米小于9度，确保钻具在任何孔段钻进都能进行安全复合钻进。无线随钻测斜定向仪跟踪钻孔轨迹，结合钻时录井和自然咖马曲线与气测录井及岩屑录井，确保轨迹在煤层内钻进。采用无线随钻系统传输井眼斜度和方位与钻具面的三个主要参数，计算和掌握井眼轨迹的空间坐标与位置；钻时是在煤层中钻进的一个主要参数，通常在煤层内钻进时每米2分钟的速度，在夹矸或者顶底板处钻进时钻时明显加大；气测在煤层中或者煤层顶板附近钻进时，全烃值大，泥岩内钻进全烃值偏小；自然伽马曲线在泥岩中钻进伽马值一般大于150API，在煤层中钻进自然伽马曲线偏低，一般小于60API，结合岩屑录井，对综合判断井眼轨迹是否在煤层中钻进准确率很高。
井眼轨迹控制：着陆点的控制，着陆点即第一增斜段2的终点，是套管下入井段的终点，控制着着陆点处的井段斜度和方位与垂直深度，着陆点处于采气煤层顶板上方3-5米处。入窗点的控制，入窗点即第二增斜段3的终点，轨迹进入煤层内与煤层顶底板在钻进设计方向保持平行的起始点。在第二增斜段3螺旋杆钻具造斜范围内控制轨迹进入煤层后沿煤层顶底板平行钻进，控制入窗点达到的井段斜度和垂直深度，掌握沿煤层钻进方向的煤层倾斜角度。水平采气井采用沿煤层长距离水平钻进，采取滑动钻进与复合钻进相结合的方式控制井眼轨迹，在煤层内钻进以复合稳斜钻进为主，井眼轨迹进入煤层顶底板或者夹矸，采用螺旋杆造斜滑动钻进调整井眼轨迹，快速钻过非煤段进入煤层。
侧钻多分支水平井：多分支水平井主井眼5为提高侧钻的成功率，分支点选在地层可钻性低的煤层内，其分支处的主井眼5为增斜段或者稳斜段。侧钻钻头为复合片平底钻头，利于吃入地层侧出分支水平井眼6。侧钻方式采取降斜和降斜扭方位与全力扭方位方式侧钻，控制钻进参数，以每小时1-2米匀速保持恒定的工具面钻进3-6米即可达到侧钻出分支水平井眼6。
保护煤层清洁无污染：采取清水钻井液，控制钻井液固相含量和比重，由于煤层钻速很快，煤屑多，钻进一段时间需要往井内用泵加入一定量的高粘度无污染清洁液排出煤粉，完成井后起钻前采用清水洗井，替换井内的钻井液，保持井眼内清洁干净，确保出气通道畅通。在煤层内设置井眼筛管7，井眼筛管7上设有多只小圆孔8，保持出气管道畅通无阻。
Claims (4)
1. 一种一井眼多分支水平井沿煤层钻进采集气体工艺方法，它是由井底螺旋杆动力马达与复合片钻头，采用无线随钻测斜定向仪进行轨迹控制钻进的工艺方法，其特征是水平井造斜段设置成双增剖面，控制轨迹的着陆点和入窗点；由滑动钻进与复合钻进相结合的方式来控制井眼轨迹沿煤层钻进，通过无线随钻结合钻时录井和气测录井与岩屑录井及伽马曲线作地质导向，水平井的工序方法：井眼的设计分别为垂直段(1)和第一增斜段(2)与第二增斜段(3)及水平段(4)，第一增斜段(2)曲率半径较大，利于完成井后的抽水设施下至套管底部抽水，第二增斜段(3)曲率半径较小，使井眼轨迹出套管后快速进入煤层，减少裸眼孔段的非含煤段，整个钻孔的造斜强度每30米小于9度，确保钻具在任何孔段钻进都能进行安全复合钻进。
2. 根据权利要求1所述的一井眼多分支水平井沿煤层钻进采集气体工艺方法，其特征是井眼轨迹控制：着陆点的控制，着陆点即第一增斜段(2)的终点，是套管下入井段的终点，控制着着陆点处的井段斜度和方位与垂直深度，着陆点处于采气煤层顶板上方3-5米处，入窗点的控制，入窗点即第二增斜段(3)的终点，轨迹进入煤层内与煤层顶底板在钻进设计方向保持平行的起始点，在第二增斜段(3)控制轨迹进入煤层后，沿煤层顶底板平行钻进，控制入窗点达到的井段斜度和垂直深度，掌握沿煤层钻进方向的煤层倾斜角度。
3. 根据权利要求1所述的一井眼多分支水平井沿煤层钻进采集气体工艺方法，其特征是分支点选在地层可钻性低的煤层内，其分支处的主井眼(5)为增斜段，侧钻钻头为金刚石复合片平底钻头，利于吃入地层侧出分支水平井眼(6)；侧钻方式采取降斜和降斜扭方位与全力扭方位侧钻，控制钻进参数，以每小时1-2米匀速保持恒定的工具面钻进3-6米即可达到侧钻出分支水平井眼(6)。
4. 根据权利要求1所述的一井眼多分支水平井沿煤层钻进采集气体工艺方法，其特征是采取清水钻井液，控制钻井液固相含量和比重，钻进一段时间需要往井内泵加入一定量的高粘度无污染清洁液排出煤粉，完成井后起钻前采用清水洗井，替换井内的钻井液，在煤层内设置井眼筛管(7)，井眼筛管(7)上设有多只小圆孔(8)，作为煤层气体进气孔。
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