CN102518411A - 一种对接井水力冲刷卸压开采煤层气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的对接井水力冲刷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);钻设水平定向井(8)的直井段(9)和造斜段(10)并下套管固井;然后,用常规手段钻得水平段(11)通道,与排采直井(3)对接,裸眼完井;向水平定向井(8)连续注水,冲刷水平段(11)煤层,煤水聚集在口袋(4),通过提升设备(6)排出;当口袋(4)不再有煤粉时,下入喷水软管(12),借助高压水射流作用,在水平段(11)喷射出多个分支井眼(13);继续注水冲刷至口袋(4)不再有煤粉,关闭水平定向井(8),进入常规排水、采气阶段。本发明为松软、低渗煤层地面采气提供了新的解决方法。
Description
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、高瓦斯煤层的一种对接井水力冲刷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。垂直井是从地面打竖井穿过煤层,通过压裂等手段在煤层制造裂隙,从而释放并抽采煤层气。垂直井施工简单,成本较低,但这一技术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。水平井是指煤层井斜角达到或接近90°,井身沿水平方向或者目标煤层钻进一定长度的井,从地面开孔,先打直井段,再造斜,进入煤层后,沿煤层钻进一定长度的水平段。相对于直井来说,水平井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,该井型工艺相对简单,采气效率较直井高,但抽采过程中井内积水难以解决;第二种是水平羽状井,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,增加了卸压空间,但井内积水没有解决。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,该井型可有效解决井内积水。第三种是水平对接井,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,为提高产能,有时会在水平段侧钻若干分支井眼,该井型同样可以解决井内积水问题。
水平井抽采效率高,但技术要求也较高,同时,为防止水平段煤层坍塌,一般要选择煤质较硬的煤层施工,必要时还需安装筛管支撑。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,本发明提出一种借助水力冲刷完成水平段井眼施工的水平对接井开采煤层气方法。
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、水平羽状井及水平对接井的特点,采用水力冲刷、运移技术,提供一种对接井水力冲刷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定向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,造斜段紧接直井段,进入目标煤层后逐渐将钻进方向转为水平。
(5)然后,通过流体压差、连续油管或机械等常规钻进手段定向钻得水平段,实现与排采直井的对接连通,此处水平段仅为连通通道,不下筛管支撑,裸眼完井。
(6)水平定向井与排采直井连通后,向水平定向井中连续注水,通过水力冲刷水平段连通通道,将煤水混合物运移至排采直井的口袋中,通过提升设备排至地面。
(7)持续步骤(6)至井底不再有煤粉时,在水平定向井中下入喷水软管,借助高压水射流的破岩作用切割煤层,在水平段两侧按预定的方向和角度喷射出多个分支井眼,从而增加卸压空间。
(8)分支井眼喷射完成后,重复步骤(6)。
(9)当井底不再有煤粉时,关闭水平定向井,进入常规排水、卸压、采气阶段。
本发明的有益效果如下:
本发明所采用的对接井水力冲刷卸压开采煤层气方法,采用水力冲刷、喷射、运移的方法来获得和扩大水平段卸压通道,克服了煤层松软、低渗、高瓦斯煤层,水平井段难以取得和维持的问题;在水平段喷射多个分支井眼,有效增加了卸压空间,达到增产效果;采用对接井型,冲刷后的煤水混合物能够方便的排出井外。总之,该方法为松软、低渗、高瓦斯煤层地面采气提供了新的解决方法。
附图说明
图1为本发明水力冲刷前的对接井示意图;
图2为本发明水力冲刷后的对接井示意图;
图3为本发明水力喷射分支井眼过程示意图;
图4为本发明对接井排水采气过程示意图
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:水平定向井;9:直井段;10:造斜段;11:水平段;12:喷水软管;13: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:
如图1、图2、图3、图4所示,本发明的对接井水力冲刷卸压开采煤层气方法具体实施步骤如下:
(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。
(2)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定向井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紧接直井段9,进入目标煤层2后逐渐将钻进方向转为水平。
(5)然后,通过流体压差、连续油管或机械等常规钻进手段定向钻得水平段11,实现与排采直井3的对接连通,此处水平段11仅为连通通道,不下筛管支撑,裸眼完井。
(6)水平定向井8与排采直井3连通后,向水平定向井8中连续注水,通过水力冲刷水平段11连通通道,将煤水混合物运移至排采直井3的口袋4中,通过提升设备6排至地面1。
(7)持续步骤(6)至井底口袋4不再有煤粉时,在水平定向井8中下入喷水软管12,借助高压水射流的破岩作用切割煤层,在水平段11两侧按预定的方向和角度喷射出多个分支井眼13,从而增加卸压空间。
(8)分支井眼13喷射完成后,重复步骤(6)。
(9)当井底不再有煤粉时,关闭水平定向井8,进入常规排水、卸压、采气阶段。
本发明所采用的对接井水力冲刷卸压开采煤层气方法,采用水力冲刷、喷射、运移的方法来获得和扩大水平段卸压通道,克服了煤层松软、低渗、高瓦斯煤层,水平井段难以取得和维持的问题;在水平段喷射多个分支井眼,有效增加了卸压空间,达到增产效果;采用对接井型,冲刷后的煤水混合物能够方便的排出井外。总之,该方法为松软、低渗、高瓦斯煤层地面采气提供了新的解决方法。
Claims (3)
1.对接井水力冲刷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)段下入套管固井后,切割套管露出煤层并扩眼,形成洞穴(5),所述套管一般为玻璃钢套管;
步骤3,在前述排采直井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定向井(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)紧接直井段(9),进入目标煤层(2)后逐渐将钻进方向转为水平;
步骤5,通过常规钻进手段定向钻得水平段(11),实现与排采直井(3)的对接连通,所述水平段(11)不下筛管支撑,并裸眼完井;
步骤6,水平定向井(8)与排采直井(3)连通后,向水平定向井(8)中连续注水,通过水力冲刷水平段(11)连通通道,将煤水混合物运移至排采直井的口袋(4)中,通过提升设备(6)排至地面(1);
步骤7,持续步骤6至井底口袋(4)不再有煤粉时,在水平定向井(8)中下入喷水软管(12),喷水软管中的高压水射流切割煤层,并在水平段(11)两侧按预定的方向和角度喷射出多个分支井眼(13);
步骤8,分支井眼(13)喷射完成后,重复步骤6;
步骤9,当井底不再有煤粉时,关闭水平定向井(8),进入常规排水、卸压、采气阶段。
2.如权利要求1所述的对接井水力冲刷卸压开采煤层气方法,其特征在于:所述排采直井(3)和水平定向井(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所述的对接井水力冲刷卸压开采煤层气方法,其特征在于:当煤田地势有一定坡度时,水平定向井(8)的水平段(11)可与目标煤层方向平行;分支井眼(13)与水平段(11)所在平面成一定夹角。
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