CN104088607A

CN104088607A - 一种煤层气井的放喷修井装置及工艺

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Publication number: CN104088607A
Application number: CN201410307849.3A
Authority: CN
Inventors: 赵昱
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2014-10-08

Abstract

本发明公开了一种煤层气井的放喷修井装置，其包括与两端封闭的射孔套管的内部相连通的放喷液注入口和放喷液释放口；用于测量套管内放喷液压力的测压设备；设置于所述放喷液注入口处的液体流量计；开启所述放喷液注入口同时关闭所述放喷液释放口，直至放喷液通过套管压入煤层后，使套管内放喷液的压力高于0.1MPa，关闭所述放喷液注入口同时开启所述放喷液释放口在所述液体流量计控制下释放放喷液直至套管内放喷液压力在0-50MPa；本发明同时还公开了使用上述装置的放喷修井工艺，采用本发明的放喷修井装置和工艺可以避免因煤层空隙沉积煤或砂等杂质颗粒以及煤层内气液压力失衡造成的煤层气通道被堵塞的问题，进而提高了煤层气的开采效率。

Description

一种煤层气井的放喷修井装置及工艺

技术领域

本发明涉及一种煤层气井的放喷修井装置，以及其放喷修井工艺，属于煤层气井修井技术领域。

背景技术

煤层气(煤层甲烷Coalbed Methane)是一种储集于煤层空隙或裂缝中的可燃气体，其热值高、所含污染物少，可作清洁燃料使用。煤层气开采技术的研发对于解决我国的能源短缺和煤炭所带来的环境污染问题具有重要的意义。

煤层气的开采通常包括勘探、钻井和完井技术。其中，煤层气的完井技术目前主要为套管压裂完井技术，其是通过在钻好的煤层气井中下放套管后固井、对套管射孔、对煤层进行压裂，形成煤层气的流动通道即可进行生产。生产过程中，煤层气通过煤层本身的或经压裂形成的空隙及套管上的射孔进入套管。由于煤层气为排水开采操作，煤或砂等杂质颗粒能随水流动并沉积在套管底部，从而容易导致套管底部的埋泵或颗粒进入泵体引发的卡泵问题。

为解决上述技术问题，一般采用打捞修井技术对煤层气井井底进行洗井，如中国专利文献CN103615207A公开了一种煤层气井井底洗井装置，其包括外油管、扩散管、连结管、喷嘴、喷头、螺栓、松泥片、导向片和锥形体由上至下依次连接而成。其中，外油管连接于连接管外部，扩散管安装在外油管中心；扩散管连接于连结管内部；喷嘴用螺栓固定于连接管上，位于扩散管下方；喷头装于连接管底部，封闭连接管，并与其形成空腔；挖泥器由松泥片、导向片和锥形体构成，安装在喷头正下方，位于煤层气井井底洗井装置的最底部，挖泥器与喷头可以相对转动。

上述技术能够有效去除掉套管底部沉积的杂质颗粒，避免了卡泵或埋泵问题；但是，细小的煤或砂等杂质颗粒在随水流动过程中还容易沉积在煤层本身的或经压裂形成的空隙中，从而堵塞住煤层气进入套管的通道；同时，煤层自供水能力不足导致煤层内气液压力失衡，煤层空隙在失衡的地层压力下容易闭合，这也会造成煤层气流动通道的堵塞，使得煤层气的开采效率降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的修井技术无法清除沉积煤层本身的或经压裂形成的空隙中的煤或砂等杂质颗粒，从而堵塞住煤层气进入套管的通道问题，进而提出一种煤层气井的放喷修井装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了煤层气井的放喷修井装置，其包括：

与两端封闭的射孔套管的内部相连通的放喷液注入口和放喷液释放口；

用于测量套管内放喷液压力的测压设备；

设置于所述放喷液释放口处的液体流量计；

开启所述放喷液注入口同时关闭所述放喷液释放口，直至套管内的压力高于0.1MPa；关闭所述放喷液注入口同时开启所述放喷液释放口，在所述液体流量计控制下释放放喷液直至套管内放喷液压力在0-50MPa。

所述放喷液注入口连接设置有液体加压设备。

所述放喷液注入口和放喷液释放口分别设置于套管上部的两侧。

所述放喷液注入口处设置有注入阀门，所述放喷液释放口处设置有释放阀门。

所述液体加压设备为压裂车，所述注入阀门和释放阀门均为针型阀。

本发明同时还提供了一种煤层气井的放喷修井工艺，包括

关闭放喷液释放口，将放喷液由放喷液注入口注入两端封闭的射孔套管内，放喷液通过套管压入煤层，直至套管内放喷液的压力高于0.1MPa，保持0-480min；关闭放喷液注入口同时打开放喷液释放口，在所述液体流量计控制下释放放喷液，直至套管内放喷液压力在0-50MPa时关闭放喷液释放口。

其中，释放放喷液的流量可以根据设备的安装固定情况而具体选择。

所述放喷液包括粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水中的一种或两种。

优选地，所述放喷液由粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水组成；以重量计，所述放喷液中，粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水的比例为0.1：99.9-99.9：0.1；所述粘土稳定剂为以KCl、NaCl、MgCl₂、CaCl₂、四甲基氯化铵和聚二甲基二烯丙氯化铵中的一种或几种作为溶质形成的水溶液；所述破胶剂为以(NH₄)S₂O₈、H₂O₂、NaSO₃和ClO₂中的一种或几种作为溶质形成的水溶液。

所述粘土稳定剂中溶质的重量百分含量为0.01-30％；所述破胶剂中溶质的重量百分含量为0.01-30％；以重量计，粘土稳定剂和破胶剂的比例为1-99:1。

进一步，以重量百分数计，所述放喷液还包括0.01-30％的碱性溶液，所述碱性溶液为以NaOH、KOH和Ca(OH)₂中的一种或几种作溶质形成的水溶液；所述碱性溶液中溶质的重量百分含量为0.01-30％。

本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果：

(1)本发明所述的煤层气井的放喷修井装置，包括与两端封闭的射孔套管内相连通的放喷液注入口和放喷液释放口、测量套管内放喷液压力的测压设备、放喷液释放口处的液体流量计。开启所述放喷液注入口同时关闭所述放喷液释放口，使放喷液进入套管内并经套管上的射孔进入煤层的空隙中，与其中的煤或砂等杂质颗粒相混合，在所述液体流量计控制下，放喷液连同杂质颗粒经放喷液释放口流出，直至套管内放喷液压力在0-50MPa，从而避免了现有技术中煤或砂等杂质颗粒沉积在煤层空隙中，容易堵塞住煤层气进入套管通道的问题；同时，通过放喷液的注入和释放并调整套管内的压力，可以重新建立煤层内的气液平衡，避免了现有技术中煤层供水能力不足导致煤层气液压力失衡，煤层空隙在失衡的地层压力下容易闭合，堵塞煤层气流动通道的问题，提高了煤层气的开采效率。

(2)本发明所述的煤层气井的放喷修井装置，所述放喷液注入口和放喷液释放口分别设置于套管上部的两侧，设置方便，操作简单；所述放喷液注入口处设置有注入阀门，所述放喷液释放口处设置有释放阀门，通过设置注入阀门和释放阀门，可以方便的控制放喷液注入和释放流量。

(3)本发明所述的煤层气井的放喷修井工艺，通过向射孔套管内注入放喷液，放喷液通过套管压入煤层空隙，直至套管内的压力高于0.1MPa，保持0-480min；然后在所述液体流量计控制下释放套管内的放喷液，放喷液将煤层孔隙中的杂质颗粒带出，直至套管内放喷液压力在0-50MPa。当套管内的放喷液压力下降时，煤层空隙内的放喷液进而穿过射孔进入套管并排出井外，避免了现有技术中煤或砂等杂质颗粒沉积在煤层空隙中，堵塞住煤层气进入套管的通道的问题；同时，通过放喷液的注入、释放和控压过程，将煤层内的气液压力调整至平衡状态，避免了因煤层供水能力不足导致煤层内气液压力失衡，煤层空隙在失衡的压力下闭合，堵塞煤层气流动通道的问题，提高了煤层气的开采效率。

(4)本发明所述的煤层气井的放喷修井工艺，所述放喷液包括粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水中的一种或两种。优选地，所述放喷液由粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水组成。所述粘土稳定剂的加入既可以防止煤粉膨胀，又能改变煤基质对水溶液的吸附润湿特性，从而提高所述放喷液排出时携带煤或砂等杂质颗粒的能力，即提高了煤或砂等杂质颗粒的排出能力，避免了煤或砂等杂质颗粒沉积在煤层空隙中，堵塞住煤层气进入套管的通道的问题；所述破胶剂释放出氧离子可以与残留在煤层中的压裂液中的胶体发生破胶反应，减低煤层内压裂液的整体粘度，并随着所述放喷液一起回流到煤气井外，减少了压裂液中的胶体对于煤层空隙的影响，提高了煤层气的产量。

(5)本发明所述的煤层气井的放喷修井工艺，所述放喷液还包括碱性物质溶液，碱性物质的存在加快了破胶剂释放氧离子的速度，增强了破胶剂的破胶效果。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施方式并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例中所述放喷修井装置的结构示意图；

图中附图标记表示为：1-煤层气井；2-液体加压设备；3-注入管；4-注入阀门；5-释放阀门；6-释放管；7-测压设备；8-套管；9-煤层；10-液体流量计。

具体实施方式

本发明所述的煤层气井1的放喷修井装置，包括与两端封闭的射孔套管8的内部相连通的放喷液注入口和放喷液释放口，所述放喷液注入口处连接设置有液体加压设备2，所述液体加压设备2的选择并不唯一，在本实施例中，所述液体加压设备2为压裂车；所述放喷液注入口和放喷液释放口在套管8上的设置位置并不唯一，在本实施例中，所述放喷液注入口和放喷液释放口分别设置于套管8上部的两侧，为了更好的控制所述放喷液注入口和所述放喷液释放口，在所述放喷液注入口处设置有注入阀门4，在所述放喷液释放口处设置有释放阀门5，所述注入阀门4和所述释放阀门5可以为现有的管道控制阀门，在本实施例中，优选地，所述注入阀门4和所述释放阀门5均为针型阀；用于测量套管8内放喷液压力的测压设备7，所述测压设备7可以为现有的任何能够检测液体压力的设备，如液体压力表或液体压力传感器等；设置于所述放喷液释放口处的液体流量计10；开启所述放喷液注入口同时关闭所述放喷液释放口，直至放喷液通过套管压入煤层，并使套管2内的压力高于0.1MPa，；关闭所述放喷液注入口同时开启所述放喷液释放口，在所述液体流量计10控制下释放放喷液直至套管8内放喷液压力在0-50MPa。所述放喷液的释放流量为0.01-20m³/min。

在上述实施例的基础上，作为可变化的实施方式，如图1所示，本发明所述煤层气井1的放喷修井装置，由所述放喷液注入口向外延伸设置有注入管3，由所述放喷液释放口向外延伸设置有释放管6，所述放喷液注入口通过注入管3与压裂车相连接；在所述套管8上端设置有测量套管8内放喷液压力的测压设备7。

使用上述装置的煤层气井1的放喷修井工艺，包括打开注入阀门4，关闭释放阀门5，经压裂车加压的放喷液由放喷液注入口注入套管8内，放喷液通过套管压入煤层，直至套管内放喷液的压力高于0.1MPa，同时低于套管的设计承受压力，保持0-480min；关闭注入阀门4同时打开释放阀门5，以0.01-20m³/min的流量释放放喷液，煤层空隙中的煤或砂等杂质颗粒由放喷液带动流出，直至套管8内放喷液压力在0-50MPa即可。其中，所述放喷液包括粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水中的一种或两种，本实施例中所述放喷液由粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水组成，以重量计，所述放喷液中，粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水的比例为0.1：99.9-99.9：0.1，本实施例优选粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水的重量比为99.9:0.1。所述粘土稳定剂为以KCl、NaCl、MgCl₂、CaCl₂、四甲基氯化铵和聚二甲基二烯丙氯化铵中的一种或几种作为溶质形成的水溶液；所述破胶剂为以(NH₄)S₂O₈、H₂O₂、NaSO₃和ClO₂中的一种或几种作为溶质形成的水溶液，所述粘土稳定剂中溶质的重量百分含量为0.01-30％，所述破胶剂中溶质的重量百分含量为0.01-30％；本实施例中优选所述粘土稳定剂为KCl和NaCl混合形成的水溶液，其中KCl的浓度为10wt％，NaCl的浓度为10wt％，本实施例中优选所述破胶剂是(NH₄)S₂O₈、NaSO₃混合形成的水溶液，其中(NH₄)S₂O₈的浓度为5wt％，NaSO₃的浓度为5wt％。

为了提高放喷液中破胶剂注入氧离子的速度，以用来增强破胶剂的破胶效果，以重量百分数计，所述放喷液中还可添加0.01-30％的碱性溶液，所述碱性溶液为以NaOH、KOH和Ca(OH)₂中的一种或几种作溶质形成的水溶液；所述碱性溶液中溶质的重量百分含量为0.01-30％。

进一步，所述注入管3上还可以设置液体流量计，用来控制放喷液注入套管的流量；如可以将放喷液的注入量根据不同的流量分批次注入套管。

需要说明的是，上述放喷修井工艺的循环次数可以根据煤层气井的不同情况而设置；上述放喷液中包含的水、粘土稳定剂、破胶剂以及碱性溶液可以根据煤层气井的不同情况而采用不同的比例配制。

虽然本发明已经通过上述具体实施例对其进行了详细的阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。

Claims

1.一种煤层气井的放喷修井装置，其特征在于，包括，

用于测量套管内放喷液压力的测压设备；

设置于所述放喷液释放口处的液体流量计；

2.根据权利要求1所述的放喷修井装置，其特征在于，所述放喷液注入口连接设置有液体加压设备。

3.根据权利要求2所述的放喷修井装置，其特征在于，所述放喷液注入口和放喷液释放口分别设置于套管上部的两侧。

4.根据权利要求2或3所述的放喷修井装置，其特征在于，所述放喷液注入口处设置有注入阀门，所述放喷液释放口处设置有释放阀门。

5.根据权利要求4所述的放喷修井装置，其特征在于，所述液体加压设备为压裂车，所述注入阀门和释放阀门均为针型阀。

6.一种煤层气井的放喷修井工艺，包括

关闭放喷液释放口，将放喷液由放喷液注入口注入两端封闭的射孔套管内，放喷液通过套管压入煤层，直至套管内的压力高于0.1MPa，保持0-480min；关闭放喷液注入口同时打开放喷液释放口，在所述液体流量计控制下释放放喷液，直至套管内放喷液压力在0-50MPa。

7.根据权利要求6所述的放喷修井工艺，其特征在于，所述放喷液包括粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水中的一种或两种。

8.根据权利要求7所述的放喷修井工艺，其特征在于，所述放喷液由粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水组成；以重量计，所述放喷液中，粘土稳定剂与破胶剂形成的混合物、水的比例为0.1：99.9-99.9：0.1；所述粘土稳定剂为以KCl、NaCl、MgCl₂、CaCl₂、四甲基氯化铵和聚二甲基二烯丙氯化铵中的一种或几种作为溶质形成的水溶液；所述破胶剂为以(NH₄)S₂O₈、H₂O₂、NaSO₃和ClO₂中的一种或几种作为溶质形成的水溶液。

9.根据权利要求8所述的放喷修井工艺，其特征在于，所述粘土稳定剂中溶质的重量百分含量为0.01-30％；所述破胶剂中溶质的重量百分含量为0.01-30％；以重量计，粘土稳定剂和破胶剂的比例为1-99:1。

10.根据权利要求6或7所述的放喷修井工艺，其特征在于，以重量百分数计，所述放喷液还包括0.01-30％的碱性溶液，所述碱性溶液为以NaOH、KOH和Ca(OH)₂中的一种或几种作溶质形成的水溶液；所述碱性溶液中溶质的重量百分含量为0.01-30％。