CN101956548A - 一种煤层气多分支水平井系统及其改造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层气多分支水平井的改造方法，包括如下步骤：分析多分支水平井的改造前景；根据结果在具有改造前景的水平井中通入带有随钻测试设备的钻具；使用钻具根据已知的多分支水平井的分布结构探测多分支水平井中包含坍塌与堵塞部的井眼；对各坍塌与堵塞部进行疏通，带有不能疏通的坍塌与堵塞部的井眼被坍塌或堵塞部分为有效井眼部与无效井眼部；使用钻具在有效井眼部靠近坍塌与堵塞部处偏离无效井眼部的延伸方向钻新井眼。该方法能够在不增加水平井的占地面积的情况下提高多分支水平的开采面积，提高开采效率。同时，本发明还提供了一种煤层气多分支水平井系统。

Description

一种煤层气多分支水平井系统及其改造方法

技术领域

本发明涉及地下流体资源开采领域，具体地涉及一种煤层气多分支水平井系统及一种煤层气多分支水平井的改造方法。

背景技术

地下流体资源的开发过程中，通常在地层中实施多分支水平井，一个多分支水平井对应一个直井为一个工程，其中多分支水平井包括依次相连的直井段、造斜段、水平段。直井上设有连通洞穴。多分支水平井的直井段平行于直井向下延伸；造斜段从直井段的下端斜向下延伸到直井的连通洞穴；水平段与连通洞穴相连接，从连通洞穴沿远离造斜段的方向延伸预定距离。其中水平段包括主井眼于分支井眼，分支井眼连接在主井眼上。如果在煤层气的开发过程中，为了达到扩大开采面积或者增加产能的目的，通常采用通过一定的工程手段，增加储层的泄露面积(如水平井、U型井等)或者增加储层的孔道从而增加储层的渗流能力(如水力喷射、压裂)等。而在这类资源的开采过程中保持通道畅通是维护产能平稳的重要条件。特别是，与该直井相通的水平井井眼的维护即保证该井眼的畅通，是至关重要的。

目前为了保持井眼稳定，使井眼不因为抽采工艺造成堵塞，通常在开采过程中一般采用的是平稳降压的方式。而对于排采时间较长的水平井，水平井眼出现多次堵塞的情形时，对洞穴附近进行压裂或者水力喷射来进行疏通流道。

无论采用平稳降压的方式还是采用对洞穴附近进行压裂或者水力喷射的方式都只是采用预防性措施或者对于洞穴部位进行局部清理，但对于真正出现水平段井眼堵塞就没有有效的技术手段，一旦在水平井中出现坍塌与堵塞便会快速地大幅度降低该井的产量，甚至成为废井。

发明内容

本发明目的在于提供一种煤层气多分支水平井的改造方法，克服现有技术中多分支水平井一旦遇到坍塌与堵塞便会大幅度降低产能或者报废该井的不足。

为此，本发明提供了一种煤层气多分支水平井的改造方法，包括如下步骤：分析带有坍塌与堵塞部的多分支水平井的改造前景；根据所得到的改造前景的结果，在具有改造前景的水平井中通入带有随钻测试设备的钻具；使用钻具根据已知的多分支水平井的分布结构，探测多分支水平井中包含坍塌与堵塞部的井眼；对各坍塌与堵塞部进行疏通，带有不能疏通的坍塌与堵塞部的井眼被坍塌或堵塞部分为有效井眼部与无效井眼部；使用钻具在有效井眼部靠近坍塌与堵塞部处偏离无效井眼部的延伸方向钻新井眼。

进一步地，分析多分支水平井的改造前景包括如下步骤：分析多分支水平井产气量低的原因，确定多分支水平井中存在坍塌与堵塞部分；将带有钻头的钻杆串通入到多分支水平井内，如果多分支水平井的直井段与造斜段与连通洞穴保持畅通，则判定所述多分支水平井有改造前景。

进一步地，探测多分支水平井中包含坍塌与堵塞部的井眼的步骤进一步包括如下步骤：根据已知的多分支水平井的分布结构，将带有随钻测试设备的钻具先通入多分支水平井的主井眼，确定主井眼的坍塌与堵塞部的位置；完成主井眼上坍塌与堵塞部的疏通改造后，使用钻具对从主井眼的有效井眼部的末端向起始端方向依次排布的各分支井眼的进行探测，确定坍塌与堵塞部的位置。

进一步地，钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：当坍塌与堵塞部位于主井眼上时，主井眼的被分为有效主井眼部和无效主井眼部，在有效主井眼靠近坍塌或堵塞部偏离无效主井眼轨迹钻至少一条新主井眼。

进一步地，钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：在新主井眼的两侧分别钻多条第一分支井眼。

进一步地，钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：在有效主井眼的两侧偏离无效主井眼轨迹各钻一条新主井眼；在新主井眼的外侧钻多条第一分支井眼。

进一步地，第一分支井眼与已知的多分支水平井中各井眼之间交替排布或空间交叠。

进一步地，钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：完成主井眼的疏通改造后，将钻具退回到有效主井眼上，继续疏通改造连接在有效主井眼上的各分支井眼。

进一步地，钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：当坍塌与堵塞部位于分支井眼上时，所述分支井眼被分为有效分支井眼部和无效分支井眼部，在有效分支井眼靠近坍塌或堵塞部偏离无效主井眼轨迹钻至少一条新分支井眼。

进一步地，钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：在有效分支井眼上与第二分支井眼间隔预定距离再钻一条第二分支井眼。

进一步地，同一条有效分支井眼上的两条第二分支井眼连接在有效分支井眼的两侧。

进一步地，在有效主井眼上同侧相邻侧钻点间距离大于30米时，在该相邻侧钻点之间钻第三分支井眼。

同时，在本发明中还提供了一种煤层气多分支水平井的系统，包括多分支水平井，以及与该多分支水平井配合使用的直井，多分支水平井包括依次连接的直井段、造斜段、水平段；水平段包括主井眼以及连接在主井眼上的分支井眼，其特征在于，水平段中的部分井眼中包含坍塌或堵塞部，并被坍塌或堵塞部分为有效井眼部与无效井眼部；在有效井眼部邻近坍塌或堵塞部的地方沿偏离无效井眼部的延伸方向延伸形成新井眼。

进一步地，主井眼被坍塌或堵塞部分为有效主井眼部与无效主井眼部，新井眼包括新主井眼，连接在有效主井眼部上，偏离无效主井眼部向外延伸。

进一步地，新主井眼上连接有多条第一分支井眼。

进一步地，分支井眼被坍塌或堵塞部分为有效分支井眼部与无效分支井眼部，新井眼为第二分支井眼，连接在有效分支井眼部上，偏离无效分支井眼部向外延伸。

进一步地，在有效分支井眼上连有多条第二分支井眼。

进一步地，主井眼上还连有第三分支井眼，第三分支井眼连接有效主井眼上，且连接在有效主井眼上距离大于30米的相邻侧钻点之间。

本发明的优势：根据本发明所提供的一种煤层气多分支水平井的改造方法，简单，实用，能够在不增加水平井的占地面积的情况下重新利用多分支水平的开采面积，提高开采效率，为现有的部分堵塞或者废弃的多分支水平井提供了一种改造和再利用的方案，提高了经济效益。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

附图是构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明，附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中：

图1示出了根据本发明所提供的一种煤层气多分支水平井。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，本发明中的实施例以及附图仅是用以帮助理解本发明。本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，图1示出了一种根据本发明多分支水平井改造方法改造后所得到多分支水平井。图中虚线部分为已知的多分支水平井的井眼排布结构，实线部分为根据本发明多分支水平井改造方法新钻的井眼排布。如下结合图1对本发明多分支水平井的改造方法进行说明。

在本发明的一种具体实施方式中，一种煤层气多分支水平井的改造方法，包括如下步骤：分析带有坍塌与堵塞部的多分支水平井的改造前景；根据所得到的改造前景的结果，在具有改造前景的水平井中通入带有随钻测试设备的钻具；使用钻具根据已知的多分支水平井的分布结构，探测多分支水平井中包含坍塌与堵塞部的井眼；对各坍塌与堵塞部进行疏通，带有不能疏通的坍塌与堵塞部的井眼被坍塌或堵塞部分为有效井眼部与无效井眼部；使用钻具在有效井眼部靠近坍塌与堵塞部处偏离无效井眼部的延伸方向钻新井眼。

优选地，在上述步骤中分析多分支水平井的改造前景包括如下步骤：分析多分支水平井产气量低的原因，确定多分支水平井中存在坍塌与堵塞部分；排采过程中，常会出现因为卡泵或泵参数如扭矩、排水量、产起量发生异常，而导致产气量降低。这类原因属于排采生产的常见现象，通常进行检泵和洞穴捞沙后尽快恢复排采生产。排除这类原因后，将带有钻头的钻杆串通入到多分支水平井内，如果多分支水平井的直井段15与造斜段17以及多分支水平井与配合使用的直井2之间的连通洞穴畅通，则判定所述多分支水平井有改造前景。在该步骤中，也可根据多分支水平井中套管的内径，在现有工具尺寸内选择连续油管或者合适尺寸的油管等代替钻杆实施通井。只要能够保证多分支水平井中直井段与造斜段与连通洞穴畅通，为多分支水平井的疏通改造提供一个可靠的施工路线，无需过多的付出额外的人力、物力投入，那么对于那些产气量明显降低，甚至无产气量的多分支水平井都具有可疏通改造的前景。优选地，探测多分支水平井中包含坍塌与堵塞部的井眼的步骤进一步包括如下步骤：根据已知的多分支水平井的分布结构，将带有随钻测试设备的钻具先通入多分支水平井的主井眼，确定主井眼的坍塌与堵塞部的位置；完成主井眼上坍塌与堵塞部的疏通改造后，使用钻具对从主井眼的有效井眼部的末端向起始端方向依次排布的各分支井眼的进行探测，确定坍塌与堵塞部的位置。在本发明所提供的方法中，无论是探测步骤与改造步骤是交替进行的，当探测到坍塌与堵塞部便开始疏通改造，完成疏通改造后再继续进行下一部分的探测。

优选地，钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：当坍塌与堵塞部位于主井眼上时，主井眼的被分为有效主井眼部和无效主井眼部，在有效主井眼11靠近坍塌或堵塞部偏离无效主井眼轨迹钻至少一条新主井眼21。特别是当坍塌与堵塞部距离与多分支水平井配合使用的直井距离较近时，此时，该多分支水平井已经处于产气量极低的状态，可偏离无效主井眼以及连接在无效主井眼上各分支井眼的轨迹钻一条新主井眼。这样即使原有的井眼无法再产气，新钻的井眼也能够完成与原无效主井眼部分的等距甚至更长的有效井眼，在保证原煤层气的开采范围的基础上，增加煤层气的开采范围。更优选地，在新主井眼21的两侧分别钻多条第一分支井眼23。在新主井眼的两侧钻第一分支井眼23，能够更有效的增加开采范围，提高开采效率。当然也可以在有效主井眼11的两侧偏离无效主井眼轨迹各钻一条新主井眼21；如此安排能够减轻新主井眼的排水压力，使新主井眼充分的利用。此时只能在新主井眼21的外侧钻多条第一分支井眼23。以增加煤层气开采的面积。更为优选地，第一分支井眼23与的已知的多分支水平井中各井眼之间不相交，优选交替排布或空间交叠排布。如果第一分支井眼23与的已知的多分支水平井中各井眼之间相交排布，钻井过程中容易造成已有井眼坍塌，不利于新井眼的钻井，而采用交替排布或空间交叠排布方式，既利于保护新钻井眼的钻井顺利，也由于地下流体的相互渗透，该新井眼和已知井眼协同排水降压，更好地改善该多分支水平井的排采效率和改造后的整体效果。

优选地，钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：完成主井眼21的疏通改造后，将钻具退回到有效主井眼11上，继续疏通改造连接在有效主井眼11上的各分支井眼13。在多分支水平井中出现坍塌或堵塞时，其可能分布在不同的位置，需要对每一个位置进行疏通。优选地，当坍塌与堵塞部位于分支井眼上时，分支井眼的被分为有效分支井眼部和无效分支井眼部，在有效分支井眼13靠近坍塌或堵塞部偏离无效主井眼轨迹钻至少一条新分支井眼25。该新分支井眼被称为第二分支井眼，第二分支井眼替代了无效分支井眼部分。保证了区域范围内多分支水平井的开采面积，更为优选地，在有效分支井眼13上与第二分支井眼25间隔预定距离再钻一条第二分支井眼25。这样便增加了煤层气的开采范围，更为优选地，同一条有效分支井眼13上的两条第二分支井眼25连接在有效分支井眼13的两侧。这样能够更好地增加煤层气的开采面积。

优选地，钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：在有效主井眼上同侧相邻侧钻点间距离大于30米时，在该相邻侧钻点之间钻第三分支井眼27。当相邻侧钻点之间的距离足够大时，第三分支井眼27的钻井能够更好地利用有限的资源，增加开采面积，提高开采量。

同时，在本发明中还提供了一种煤层气多分支水平井的系统，包括多分支水平井，以及与该多分支水平井配合使用的直井2，多分支水平井包括依次连接的直井段15、造斜段17、水平段；水平段包括主井眼以及连接在主井眼上的分支井眼，水平段中的部分井眼中包含坍塌或堵塞部，并被坍塌或堵塞部分为有效井眼部与无效井眼部；在有效井眼部邻近坍塌或堵塞部的地方沿偏离无效井眼部的延伸方向延伸形成新井眼。这种水平井系统能够克服遇到坍塌与堵塞的多分支水平井产气量的下降。保证多分支水平井的采气范围。

在本发明的一种具体的实施方式中，主井眼被坍塌或堵塞部分为有效主井眼部与无效主井眼部，新井眼包括新主井眼，连接在有效主井眼部上，偏离无效主井眼部向外延伸。新主井眼的排布能够增加多分支水平井的开采面积，提高开采量。优选地，新主井眼21上连接有多条第一分支井眼23。这样能够更好地增加开采面积，提高开采量。

在本发明的一种具体的实施方式中，分支井眼被坍塌或堵塞部分为有效分支井眼部与无效分支井眼部，新井眼为第二分支井眼，连接在有效分支井眼部上，偏离无效分支井眼部向外延伸。这样能够更好地增加开采面积，提高开采量。优选地在有效分支井眼13上连有多条第二分支井眼25。

在本发明的一种具体的实施方式中，主井眼上还连有第三分支井眼27，第三分支井眼27连接有效主井眼11上，且连接在有效主井眼11上距离大于30米的相邻侧钻点之间。增加多分支水平井中的有效井眼段，增加开采面积，提高产量。

本发明的优势：根据本发明所提供的一种煤层气多分支水平井的改造方法，简单，实用，能够在不增加水平井的占地面积的情况下提高多分支水平的开采面积，提高开采效率，为现有的部分堵塞或者废弃的多分支水平井提供了一种改造再利用的方案，提高了经济效益。

本发明所提供的一种煤层气多分支水平井系统及其改造方法不仅适用于煤层气的开采，同时也适用于其它使用排水降压法开采的地质矿藏。

以上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。

Claims (18)

1.一种煤层气多分支水平井的改造方法，其特征在于，包括如下步骤：

分析带有坍塌与堵塞部的所述多分支水平井的改造前景；

根据所得到的改造前景的结果，在具有改造前景的所述水平井中通入带有随钻测试设备的钻具；

使用所述钻具根据已知的所述多分支水平井的分布结构，探测所述多分支水平井中包含坍塌与堵塞部的井眼；

对各坍塌与堵塞部进行疏通，带有不能疏通的坍塌与堵塞部的井眼被所述坍塌或堵塞部分为有效井眼部与无效井眼部；

使用所述钻具在所述有效井眼部靠近所述坍塌与堵塞部处偏离所述无效井眼部的延伸方向钻新井眼。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分析所述多分支水平井的改造前景包括如下步骤：

分析所述多分支水平井产气量低的原因，确定所述多分支水平井中存在坍塌与堵塞部分；

将带有钻头的钻杆串通入到所述多分支水平井内，如果所述多分支水平井的直井段与造斜段与连通洞穴保持畅通，则判定所述多分支水平井有改造前景。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测多分支水平井中包含坍塌与堵塞部的井眼的步骤进一步包括如下步骤：

根据已知的所述多分支水平井的分布结构，将所述带有随钻测试设备的钻具先通入所述多分支水平井的主井眼，确定所述主井眼的坍塌与堵塞部的位置；

完成主井眼上坍塌与堵塞部的疏通改造后，使用所述钻具对从所述主井眼的有效井眼部的末端向起始端方向依次排布的各分支井眼的进行探测，确定所述坍塌与堵塞部的位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：

当坍塌与堵塞部位于主井眼上时，所述主井眼的被分为有效主井眼部和无效主井眼部，在所述有效主井眼(11)靠近坍塌或堵塞部偏离无效主井眼轨迹钻至少一条新主井眼(21)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：

在所述新主井眼(21)的两侧分别钻多条第一分支井眼(23)。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：

在有效主井眼(11)的两侧偏离无效主井眼轨迹各钻一条新主井眼(21)；

在所述新主井眼(21)的外侧钻多条第一分支井眼(23)。

7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述第一分支井眼(23)与所述的已知的多分支水平井中各井眼之间交替排布或空间交叠。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：

完成主井眼(21)的疏通改造后，将钻具退回到有效主井眼(11)上，继续疏通改造连接在有效主井眼(11)上的各分支井眼(13)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：

当坍塌与堵塞部位于分支井眼上时，所述分支井眼的被分为有效分支井眼部和无效分支井眼部，在所述有效分支井眼(13)靠近坍塌或堵塞部偏离无效主井眼轨迹钻至少一条第二分支井眼(25)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：

在有效分支井眼(13)上与所述第二分支井眼(25)间隔预定距离再钻一条第二分支井眼(25)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，同一条有效分支井眼(13)上的两条第二分支井眼(25)连接在有效分支井眼(13)的两侧。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钻新井眼的步骤进一步包括如下步骤：

在所述有效主井眼上同侧相邻侧钻点间距离大于30米时，在该相邻侧钻点之间钻第三分支井眼(27)。

13.一种煤层气多分支水平井的系统，包括多分支水平井，以及与该多分支水平井配合使用的直井，所述多分支水平井包括依次连接的直井段、造斜段、水平段；所述水平段包括主井眼以及连接在主井眼上的分支井眼，其特征在于，所述水平段中的部分井眼中包含坍塌或堵塞部，并被所述坍塌或堵塞部分为有效井眼部与无效井眼部；在所述有效井眼部邻近所述坍塌或堵塞部的地方沿偏离所述无效井眼部的延伸方向延伸形成新井眼。

14.根据权利要求13所述的多分支水平井的系统，其特征在于，所述主井眼被坍塌或堵塞部分为有效主井眼部与无效主井眼部，所述新井眼包括新主井眼，连接在所述有效主井眼部上，偏离所述无效主井眼部向外延伸。

15.根据权利要求14所述的多分支水平井的系统，其特征在于，所述新主井眼(21)上连接有多条第一分支井眼(23)。

16.根据权利要求13所述的多分支水平井的系统，其特征在于，所述分支井眼被坍塌或堵塞部分为有效分支井眼部与无效分支井眼部，所述新井眼为第二分支井眼，连接在所述有效分支井眼部上，偏离所述无效分支井眼部向外延伸。

17.根据权利要求16所述的多分支水平井的系统，其特征在于，在有效分支井眼(13)上连有多条第二分支井眼(25)。

18.根据权利要求13所述的多分支水平井的系统，其特征在于，所述主井眼上还连有第三分支井眼(27)，所述第三分支井眼(27)连接所述有效主井眼(11)上，且连接在有效主井眼(11)上距离大于30米的同侧相邻侧钻点之间。

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