CN101975050B - 多目标层地质环境中煤层气水平井及排采直井施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多目标层地质环境煤层气水平井及排采直井施工方法，包括步骤：钻设排采直井，下入套管时，在排采直井中的每个目标层的相应位置下入玻璃钢套管，其它位置为钢套管；在排采直井，从底层的目标层开始向上依次对每个目标层扩眼形成洞穴；所有目标层扩眼完成后，排采直井全井替换为清水；投砂至最顶层目标层洞穴底部；从顶层的目标层开始向下，依次钻设与每层目标层洞穴连通的水平井，除与底层目标层连通的水平井外，在与每层目标层洞穴连通的水平井施工完工后，实施捞砂至下一目标层的洞穴底部；与底层目标层连通的水平井施工完工后，捞砂至排采直井的人工井井底。本施例的技术方案，降低了施工成本、缩短了施工工期。

Description

多目标层地质环境中煤层气水平井及排采直井施工方法

技术领域

本发明涉及煤层气开采领域，更具体地说，涉及一种多目标层地质环境中煤层气水平井及排采直井施工方法。

背景技术

在煤层气开采领域，将地层中需开采的，产出煤层气的煤层称之为目标层。

在目前，水平井开采煤层气，一般采用的方式为，一个排采直井开采一个目标层。具体的，在钻设一个排采直井后，下管套时，在排采直井中与目标层对应的位置下入特殊的管套，一般情况下，特殊管套是指玻璃钢管套；这样，在固井后，可以把玻璃钢套管切割掉以使目标层露出，从而可以继续完成扩眼形成洞穴。接着，钻设水平井；在完成水平井的直井段、造斜段、直井洞穴连通、水平段与分支井眼钻进，水平井的钻井结束之后，对排采直人工井底进行清空，下泵抽水、降压进入排采阶段。

现有技术中，当地质环境为包括多个目标煤层时，也就是，在同一地域的地层中，包括有多个煤层气的产气层分别处于不同的地层深度；这时，由于要针对每个目标煤层分别钻设排采直井，从而要在同一区域重复施工，不但要加大施工的工作量和施工设备的投入，而且，由于需要建设多个排采直井的井场，从而也增大了建设施工的场所，从而造成成本上的增加。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种多目标层地质环境中煤层气水平井及排采直井施工方法，以实现当地质环境为包括多个目标煤层时减少施工量的目的。

本发明实施例是这样实现的：

一种多目标层地质环境煤层气水平井及排采直井施工方法，包括步骤：

钻设排采直井，下入套管时，在排采直井中的每个目标层的相应位置下入玻璃钢套管，其它位置为钢套管；

在排采直井，从底层的目标层开始向上依次对每个目标层扩眼形成洞穴；

所有目标层扩眼完成后，排采直井全井替换为清水；

投砂至最顶层目标层洞穴的洞穴底部；

从顶层的目标层开始向下，依次钻设与每层目标层洞穴连通的水平井，除与底层目标层连通的水平井外，在与每层目标层洞穴连通的水平井施工完工后，实施捞砂至刚刚被连通的目标层的下一目标层的洞穴底部；与底层目标层连通的水平井施工完工后，捞砂至排采直井的人工井底。

优选的，在本实施例中，所述钻设与每层目标层洞穴连通的水平井时，还包括：

除顶层外，在钻设与目标层洞穴连通的水平井完成连通前，在与该目标层上面的相邻的钢套管处下入封隔器实施坐封；在该水平井施工完工后，起出所述封隔器。

优选的，在本实施例中，所述钻设与每层目标层洞穴连通的水平井，包括：

除顶层外，连通测量时，将连通仪器从油管管串内输送下入该目标层的洞穴顶部，所述油管管串的下端与所述洞穴的顶部之间有10-20米的距离；连通测量结束后，将所述连通仪器从所述油管管串提离排采直井；将所述油管管串提离排采直井；所述油管管串提离排采直井之后，下入封隔器实施坐封。

优选的，在本实施例中，所述连续油管的下端设有扩口。

优选的，在本实施例中，所述扩口的边沿还设置为圆弧过渡型。

优选的，在本实施例中，所述钻设与每层目标层洞穴连通的水平井时，包括：

在每个目标层实施水平井连通作业的钻头钻进至距排采直井洞穴3至5米时，停止钻进，将所述连通仪器及所述油管管串提离排采直井且下入封隔器实施坐封后，恢复钻进并连通所述洞穴。

优选的，在本实施例中，还包括，捞沙作业下入捞砂工具时，在每个洞穴附近不采用遇阻猛放下砸的方式。

从上述的技术方案可以看出，在本发明实施例中，在排采直井中按照从下到上的顺序对每层目标层扩眼，从而避免了底层的目标层后扩眼会因为其他较高的目标层扩眼时掉落的煤屑阻碍要扩眼的目标层的问题。而且，本发明实施例中，在连通水平井时，按照先上后下的顺序依次连通每层目标层，从而避免在已经钻设有水平井的上面再钻设水平井会很可能造成下面水平井的井眼被堵塞的问题。通过上述方法，本发明实施例实现了在一个排采直井中对多个目标层分别扩眼并连通水平井，不但通过减少排采直井的钻设数量降低了施工成本、缩短了施工工期，而且还减少了建设施工的场地。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所述多目标层地质环境煤层气水平井及排采直井施工方法的流程图；

图2为本发明实施例中所述多目标层地质环境煤层气水平井及排采直井施工方法的又一流程图；

图3为本发明又一实施例中所述多目标层地质环境煤层气水平井及排采直井施工方法的流程图；

图4为本发明实施例中所述多目标层地质环境煤层气水平井及排采直井施工方法的又一流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在实际施工过程中，为了实现当地质环境为包括多个煤层气采气层时，减少施工量的目的，本发明实施例提供了一种多目标层地质环境中煤层气水平井及排采直井施工方法，其特征在于，如图1所示，包括步骤：

S11、钻设排采直井，下入套管时，在排采直井中的每个目标层的相应位置下入玻璃钢套管，其它位置为钢套管；

本发明实施例中的地质环境为多目标层的地质环境，指的是，在地层中的不同深度，分别具有多个煤层气的产气层，所述产气层即为目标层。具体的，本发明实施例中，以具有三个目标层的地质环境为例，也就是说，在同一区域，有三层目标层分别处于地层中的不同深度。其中顶层目标层也可以被称为第一目标层，底层目标层也可以被称为第三目标层，中间的目标层也可被称为第而目标层。

在本发明实施例采用了通过使用一个排采直井来排采三个目标层的方案；为此，排采直井需要贯穿所有的目标层，为了在对目标层扩眼时切割方便，下入套管的时候，在三个目标层的相应位置处，使用玻璃钢材质的套管，在其他部位，为了保证对井壁的支撑强度，采用套管的材质为钢。

S12、在排采直井，从底层的目标层开始向上依次对每个目标层扩眼；

为了可以对所有目标层进行煤层气排采，要在排采直井中，对所有的目标层的位置进行扩眼形成洞穴。

在本发明实施例中，由于排采直井中包括三个目标层，如果先将第一目标层扩眼，则当在第二或第三目标层扩眼过程中，会可能因为第一目标层因为结构松散而掉落煤块或石块，从而影响该下面目标层的扩眼。而且，在扩眼过程中，掉落的煤屑会堆积在排采直井中，这样可能会造成下面的目标层被掩埋。从而影响对下面目标层的扩眼。

为此，在本发明实施例从第三目标层开始向上依次对每个目标层扩眼；也就是说，先从最下层的目标层开始扩眼，扩眼完成后，接着对相邻的第二目标层扩眼，最后完成对第一目标层的扩眼。采用这种方案后，由于每次扩眼时，在排采直井中，实施扩眼目标层的上面套设有套管，所以不会发生坍塌或掉落煤屑影响下面实施扩眼的现象，而且，由于先对下层的目标层实施的扩眼，掉落的煤屑只会在每层正在实施扩眼的洞穴的下方的排采直井中，所以不会影响正在实施扩眼。

S13、所有目标层扩眼完成形成洞穴后，排采直井全井替换为清水；

在完成了所有的目标层的扩眼后，对排采直井进行清理，将排采直井口袋中的煤屑等掉落物清理出井。

清理结束，把钻井和扩眼期间所使用的具有一定粘度和携带碎屑能力的钻井液全部替换为清水。替换方法为：在替换清水的过程中，将清水注入钻具的空腔以流动至排采直井口袋，口袋中的泥浆从钻具与排采直井的井筒之间的环空返出排采直井的井口。不断地向钻具中注入清水，直到泥浆全部返出井口，此时排采直井中已经充满清水，之后将钻具起出离开排采直井。

S14、投砂至最顶层目标层洞穴底部；

为了防止后续施工中，特别是水平井与排采直井连通过程中，排采直井中的洞穴坍塌，在本发明实施例中，还可以对排采直井实施投砂，投砂的位置为到达最顶层目标层洞穴底部。这样，由于排采直井中下面的洞穴充满的砂子，所以避免了在对别的目标层实施水平井连通过程中，排采直井中的洞穴有可能会因为受到震动而坍塌。

S15、从第一目标层开始向下，依次钻设与每层目标层洞穴连通的水平井，除与第三层目标层连通的水平井外，在与每层目标层洞穴连通的水平井施工完工后，实施捞砂至刚刚被连通的目标层的下一目标层的洞穴底部；与第三层目标层连通的水平井施工完工后，捞砂至排采直井的人工井井底。

在本发明实施例中，分别对每个目标层钻设与之连通的水平井，其方式为：首先钻设与第一目标层连通的水平井，然后依次的钻设与下面的每层目标层连通的水平井。这是因为，若在已经钻设有水平井的上面再钻设水平井会很可能造成下面水平井的井眼堵塞。所以在本发明实施例中采用了从顶层开始依次向下逐层连通水平井的技术方案。

具体的，如图2所示，可以分以下几个步骤：

S151、首先，钻设与第一目标层连通的水平井，当水平井与排采直井连通后，继续钻设分支水平井，完成水平井的整体钻设。

S152、在排采直井实施捞砂，由于还要继续对第二目标层钻设与之连通的水平井，为了在钻设与第二目标层连通的水平井时保持被连通的洞穴以下还有砂子，所以，捞砂时只需捞到砂子的位置处于将要被连通的洞穴底部，即，第二目标层在排采直井的洞穴处。

S153、捞砂后，即可对捞砂后露出来洞穴的目标层钻设与之连通的水平井；在完成该水平井的整体钻设后，至此，第二目标层的水平井施工完毕。在这里，所述整体钻设包括有该水平井的分支水平井的钻设施工。

S154、捞砂至第三目标层的洞穴底部。然后对捞砂后露出来洞穴的目标层钻设与之连通的水平井；在完成该水平井的整体钻设。

S155、当与第三层的目标层连通的水平井完成整体施工后，由于第三目标层即为底层目标层，所以实施捞砂至排采直井的人工井底。

接着，即可采用和现有技术中相似的方案，下入捞沙作业管柱对排采直井进行清空；下入排采管柱通过泵进行排水、降压后进行采气。

至此，本发明实施例完成了使用一个排采直井中在三个目标层分别同时连通水平井的施工。

在本发明实施例中，当目标层为两时，在完成步骤S153后，由于第二目标层也就是底层目标层，所以接着就可以实施捞砂至排采直井的人工井底。

在本发明实施例中，当目标层为三个以上时，需要重复上面的步骤S153和步骤S154，即，对捞砂后露出来洞穴的目标层钻设与之连通的水平井后，接着捞砂至下一目标层的洞穴底部，直至钻设完成与底层的目标层连通的水平井，也就是完成于最后一层的目标层连通的水平井。然后即可对底层的目标层实施捞砂至排采直井的人工井底。

本发明实施例通过将一个排采直井中的多个目标层分别连通水平井的技术方案，不但通过减少排采直井的钻设数量降低了施工成本、缩短了施工工期，而且还减少了建设施工的场地。

在本发明的另一实施例中，与上述实施例步骤基本相似，其中所述钻设与每层目标层洞穴连通的水平井时，还包括：

除顶层外，在水平井造斜段与排采直井洞穴距离3-5米时并且连通仪器提离排采直井，在与该目标层洞穴上面的相邻的钢套管处下入封隔器实施坐封以实现已经完成的水平井与其下面待钻进的目标层水平井的隔离，在该水平井施工完工后，起出所述封隔器。

具体的，如图3所示，本发明实施例包括以下几个步骤：

S21、钻设排采直井，下入套管时，在排采直井中的每个目标层的相应位置下入玻璃钢套管，其它位置为钢套管；

S22、在排采直井，从底层的目标层开始向上依次对每个目标层扩眼；

S23、所有目标层扩眼完成后，排采直井全井替换为清水；

S24、投砂至最顶层目标层洞穴底部；

S25、从顶层的目标层开始向下，依次钻设与每层目标层洞穴连通的水平井，除与底层目标层连通的水平井外，在与每层目标层洞穴连通的水平井施工完工后，实施捞砂至下一目标层的洞穴底部；除顶层外，在水平井造斜段与排采直井洞穴距离3-5米时连通仪器提离排采直井，所述油管管串提离排采直井后，在与该目标层洞穴上面的相邻的钢套管处下入封隔器实施坐封以实现已经完成的水平井与其下面待钻进的目标层水平井的隔离，在该水平井施工完工后，起出所述封隔器；与底层目标层连通的水平井施工完工后，捞砂至排采直井的人工井底。

其中，步骤S21至步骤S24与上一实施例中步骤S11至步骤S14基本相同，在此就不再赘述；与上一实施例不同的是，在本发明实施例中步骤25中，增加了使用封隔器的技术环节；如图4所示，步骤25具体包括的分步骤为：

S251、钻设与第一目标层连通的水平井，当水平井与排采直井连通后，继续钻设分支水平井，从而完成水平井的整体钻设。

S252、在排采直井实施捞砂，由于还要继续对第二目标层钻设与之连通的水平井，为了在钻设与下一目标层连通的水平井时保持被连通的洞穴以下还有砂子，所以，捞砂时只需捞到砂子的位置处于将要被连通的洞穴底部即可。

S253、捞砂后，在捞砂后露出来的洞穴的上的钢套管处，也就是第一目标层和第二目标层只间的钢套管的内壁上，按照前述施工程序适时下入封隔器；

通过下入封隔器，从而使得在后续的水平井连通作业的施工点与上一层的目标层连通点隔绝，从而避免了在下层连通施工中受到从上层连通点处掉落的煤块等杂物的影响。也避免了对已经形成的水平井井眼的堵塞。

S254、对捞砂后露出来洞穴的目标层钻设与之连通的水平井；在完成该水平井的整体钻设后，至此，第二目标层的水平井施工完毕。在这里，所述整体钻设包括有该水平井的分支水平井的钻设施工。

S255、在完成该水平井的整体钻设后，将下入的封隔器起出，接着，对排采直井实施捞砂，在这里，捞砂的位置还是到第三目标层的洞穴底部；

256、捞砂后，在捞砂后露出来的洞穴的上的钢套管处，也就是第二目标层和第三目标层之间的钢套管的内壁上，按照前述施工程序适时下入封隔器；

257、对捞砂后露出来洞穴的目标层钻设与之连通的水平井；在完成该水平井的整体钻设后，至此，第三目标层的水平井施工完毕。

S258、当与第三层的目标层连通的水平井完成整体施工后，由于第三目标层即为底层目标层，所以实施捞砂至排采直井的人工井底。

接着，即可采用和现有技术中相似的方案，下入作业管柱对排采直井进行清洗；下入排采管柱通过泵进行排水、降压后进行采气。

至此，本发明实施例完成了使用一个排采直井中在多个目标层分别同时连通水平井的施工。

在钻设水平井时，一般都需要将连通仪器放置在排采直井中连通点的附近。在本发明实施例中，需要在同一排采直井中不同的目标层分别设置连通点，由于在排采直井中有多个洞穴，这样，在连通第一目标层时，连通仪器可以放置在第一目标层洞穴的上方，此时，连通仪器按照已知技术可以方便的下入和取出。但是，当连通点为第二目标层或以下的目标层时，需要连通仪器通过连通点上方的目标层的洞穴，这种情况下，连通仪器很有可能与洞穴在排采直井中的边沿发生碰撞刮蹭或者卡住，从而影响连通仪器的正常下入和取出。

为此，本发明实施例中，在下入连通仪器之前，排采直井中下入油管管串至设定位置，然后将连通仪器从油管的管道内下入连通仪器至洞穴顶部。

一般情况下，在水平井的钻设过程中，当钻头距离连通仪器3至5米的时候，就可以取出连通仪器了。在实际应用中，为了避免对连通仪器产生磁干扰，油管管串的下端与仪器下入位置之间还要保持一定的距离，本发明实施例中，这段距离可以是10-20米。

优选的，在本发明实施例中，所述油管管串的下端还可以设有扩口，从而使连通仪器在通过连续油管取出时，可以更加方便的收回进入所述油管中。为了使连设有扩口的续油管可以顺利的从套管中下入和取出，在本发明实施例中，所述扩口的边沿还可以为设置为圆弧过渡型。

在上述所有实施例中，下入捞砂工具时，在洞穴附近井段不采用遇阻猛放下砸的方式。

由于在本发明实施例中，实施捞砂时，下入捞砂工具需要通过洞穴，由于洞穴的地质结构裸露在排采直井中，相对来说不够稳定，为了避免剧烈的碰撞造成垮塌，所以，不能采用遇阻猛放下砸的方式。从而保证排采直井的安全。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种多目标层地质环境煤层气水平井及排采直井施工方法，其特征在于，包括步骤：

钻设排采直井，下入二开套管时，在排采直井中的每个目标层的相应位置下入玻璃钢套管，其它位置为钢套管；

在排采直井，从底层的目标层开始向上依次对每个目标层扩眼形成洞穴；

所有目标层扩眼形成洞穴后，排采直井全井替换为清水；

投砂至最顶层目标层洞穴的洞穴底部；

从顶层的目标层开始向下，依次钻设与每层目标层洞穴连通的水平井，除与底层目标层连通的水平井外，在与每层目标层洞穴连通的水平井施工完工后，实施捞砂至刚刚被连通的目标层的下一目标层的洞穴底部；与底层目标层连通的水平井施工完工后，捞砂至排采直井的人工井底。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述钻设与每层目标层洞穴连通的水平井时，还包括：

除顶层外，在钻设与目标层洞穴连通的水平井完成连通前，在与该目标层上面的相邻的钢套管处下入封隔器实施坐封；在该水平井施工完工后，起出所述封隔器。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述钻设与每层目标层洞穴连通的水平井，包括：

除顶层外，连通测量时，将连通仪器从油管管串内输送下入该目标层的洞穴顶部，所述油管管串的下端与所述洞穴的顶部之间有10-20米的距离；连通测量结束后，将所述连通仪器从所述油管管串提离排采直井；将所述油管管串提离排采直井；所述油管管串提离排采直井之后，下入封隔器实施坐封。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，连续油管的下端设有扩口。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述扩口的边沿设置为圆弧过渡型。

6.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述钻设与每层目标层洞穴连通的水平井时，包括：

在每个目标层实施水平井连通作业的钻头钻进至距排采直井洞穴3至5米时，停止钻进，将所述连通仪器及所述油管管串提离排采直井且下入封隔器实施坐封后，恢复钻进并连通所述洞穴。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，还包括，捞砂作业下入捞砂工具时，在每个洞穴附近避免遇阻猛放下砸。

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