CN104763398A - 一种v型井底板辅助层开采构造煤煤层气方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种构造煤煤层气开采技术领域，特别涉及一种V型井底板辅助层开采构造煤煤层气方法。该方法步骤如下：一、井位部署；二、钻直井；三、钻水平井；四、水平段固井；五、分段压裂；六、二次对接；七、下泵生产。本发明实现了压裂效果好，单井控制储量大，能够很好地建立从煤层到辅助层再到井眼的煤层气渗流通道，不造成污染，煤层水能够完全排出，大大提高了构造煤煤层气产量。克服了现有构造煤煤层气开采方法压裂效果差，易造成污染，煤层水不能完全排出，构造煤煤层气产量低的不足。

Description

一种V型井底板辅助层开采构造煤煤层气方法
技术领域：
本发明涉及一种构造煤煤层气开采技术领域，特别涉及一种V型井底板辅助层开采构造煤煤层气方法。
背景技术：
地面钻井方式开发煤层气，对于很多原生结构煤地区，已经获得较好效果，对于煤质破碎的构造煤发育地区，由于煤体结构的缺陷，水力压裂应力无法在塑性煤质中有效传递，上世纪80年代以来开展的所有直井水力压裂均未获得实质上的突破。近些年，公司做过一些研究和尝试：如在煤层中钻U型井分段压裂技术，该技术对于原生结构煤比较适合，对于构造煤并不适合，原因在于水平段位于煤层内，压裂直接作用于煤层，压裂应力无法在塑性的构造煤内有效传递，裂缝不能向远处延伸。再如在煤层顶板实施U型井分段压裂，公司曾实施过一口井，通过一段时间的排采，日产气逐渐升至2000方左右且仍处于上升趋势，虽然取得一定效果，但倘若水平段与煤顶间距不能满足要求，则可能存在以下缺陷：(1)在煤层较浅地区，若最大垂直主应力小于或接近水平主应力，则裂缝向下延伸困难，可能无法沟通煤层。(2)阜新煤层气开发实践表明，煤层附近液面哪怕高出10m，即会对产量产生较大影响，水平段以下砂岩和煤层中的水无法排出，致使煤层气不能完全有效解吸，产能得不到最大程度释放。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种V型井底板辅助层开采构造煤煤层气方法，该方法实现了压裂效果好，单井控制储量大，能够很好地建立从煤层到辅助层再到井眼的煤层气渗流通道，不造成污染，煤层水能够完全排出，大大提高了构造煤煤层气产量。克服了现有构造煤煤层气开采方法压裂效果差，易造成污染，煤层水不能完全排出，构造煤煤层气产量低的不足。
本发明所采取的技术方案是：一种V型井底板辅助层开采构造煤煤层气方法，该方法步骤如下：一、井位部署：对于构造煤煤层气田，实施V型井，即两口水平井远端分别与同一口直井对接，两口水平井水平段布置在距煤底以下8～15m的砂岩或粉砂岩脆性岩层中；三口井在平面上的位置关系：直井布置在低部位，两口水平井的井轴方向的夹角在90-180°之间，且该夹角平分线尽量与最大主应力方向平行，以便实现压裂裂缝体积最大化；
二、钻直井：钻穿煤层及辅助层后留有40～50m深的口袋，采用套管完井，辅助层部位下玻璃钢套管，在煤底以下8-12m深的位置造直径500mm～600mm的洞穴；
三、钻水平井：钻穿煤层，技术套管下至煤底以下，封住煤层，防止水平段钻进时松软的构造煤垮塌造成卡钻，采用随钻MWD加放射性测井或者采用LWD，结合岩性跟踪进行地质导向，在距煤底以下8～15m的辅助层内钻水平段，保证间距，当水平段钻至距直井100m时，钻具下入RMRS信号发射仪，直井中下入信号接收仪，当钻至距直井60m以内时，信号接收仪便开始接收到信号，调整轨迹，最终实现一口水平井远端与直井井眼连通；同样方法，钻第二口水平井，并实现另一口水平井远端与直井井眼连通；
四、水平段固井：在直井内填砂，砂面高于造穴段顶界，打灰塞，试压合格后，两个水平井下套管，固井；
五、分段压裂：通过在水平井中实施分段压裂，在辅助层内产生裂缝，向上沟通煤层，建立从煤层到辅助层再到井眼的煤层气渗流通道；优选水力喷射定向射孔压裂方式，利用高速射流形成的局部低压区实现井段间封隔；根据录井、测井资料以及水平段与煤层间距，合理确定压裂井段；
六、二次对接：水平井压裂完成后，直井钻塞，清除井内填砂后，两个水平井钻塞，与直井二次连通；
七、下泵生产：直井中下入抽油泵，油管产水，套管产气，该阶段的关键点是控制排采速度，采用长冲程、慢冲次的温和工作制度缓慢抽排，见套压后，控制气体流量，使产量自然缓慢上升，避免地层吐砂吐煤粉堵塞通道。
本发明的有益效果是：本发明由于采用了V型井和将水平井段布置在煤层底板的砂岩或粉砂岩中的方式，因而具有单井控制储量大、压裂效果好的优点，能够很好地建立从煤层到辅助层再到井眼的煤层气渗流通道，不造成污染，煤层水能够完全排出，大大提高了构造煤煤层气产量。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
如图1所示，一种V型井底板辅助层开采构造煤煤层气方法，该方法步骤如下：一、井位部署：对于构造煤煤层气田，实施V型井，即两口水平井1远端分别与同一口直井2对接，两口水平井1水平段布置在距煤底以下8～15m的砂岩或粉砂岩脆性岩层中；三口井在平面上的位置关系：三口井在平面上的位置关系要统筹考虑构造高低、地应力等因素，为了便于排水，直井2布置在低部位，两口水平井1的井轴方向的夹角在90-180°之间，且该夹角平分线尽量与最大主应力方向3平行，以便实现压裂裂缝4体积最大化；
二、钻直井：钻穿煤层及辅助层后留有40～50m深的口袋，采用套管完井，辅助层部位下玻璃钢套管，在煤底以下8-12m深的位置造直径500mm～600mm的洞穴；
三、钻水平井：钻穿煤层，技术套管下至煤底以下，封住煤层，防止水平段钻进时松软的构造煤垮塌造成卡钻，采用随钻MWD加放射性测井或者采用LWD，结合岩性跟踪进行地质导向，在距煤底以下8～15m的辅助层内钻水平段，保证间距，当水平段钻至距直井100m时，钻具下入RMRS信号发射仪，直井中下入信号接收仪，当钻至距直井60m以内时，信号接收仪便开始接收到信号，调整轨迹，最终实现一口水平井1远端与直井2井眼连通；同样方法，钻第二口水平井1，并实现另一口水平井1远端与直井2井眼连通；
四、水平段固井：由于煤层底板常发育泥岩或砂质泥岩，易垮塌，因此需套管固井完井。在直井2内填砂，砂面高于造穴段顶界，打灰塞，试压合格后，两个水平井1下套管，固井；
五、分段压裂：通过在水平井1中实施分段压裂，在辅助层内产生裂缝，向上沟通煤层，建立从煤层到辅助层再到井眼的煤层气渗流通道；为避免压裂施工中沟通煤层后可能造成的严重滤失问题以及压裂后吐砂对机械封隔器造成砂卡等隐患，优选水力喷射定向射孔压裂方式，利用高速射流形成的局部低压区实现井段间封隔；根据录井、测井资料以及水平段与煤层间距，合理确定压裂井段；
六、二次对接：水平井1压裂完成后，直井2钻塞，清除井内填砂后，两个水平井1钻塞，与直井2二次连通；
七、下泵生产：直井2中下入抽油泵，油管产水，套管产气，该阶段的关键点是控制排采速度，采用长冲程、慢冲次的温和工作制度缓慢抽排，见套压后，控制气体流量，使产量自然缓慢上升，避免地层吐砂吐煤粉堵塞通道。
本发明是专门针对构造煤煤层气开发，通过实施V型井组，水平段部署在煤层底板的砂岩或粉砂岩等脆性岩性中，通过多级定向水力喷砂压裂，在辅助层内造缝，裂缝向上垂向沟通煤层，在煤层中形成树枝状短裂缝，解决直接在构造煤(非脆性)中压裂裂缝无法向远处延伸的难题，也解决在顶板中实施水平井可能存在的压裂裂缝勾不着煤层，以及水平段以下的水无法排出，致使煤层气不能完全解吸等问题，使单井控制储量最大化，有效提升构造煤煤层气开发效果。我国含煤地层大多经历过多期次构造作用，构造煤蕴藏量巨大，且构造煤中含气量大，煤矿生产过程中极易发生煤与瓦斯突出事故，本发明对于解决煤矿安全问题，有效开发其中丰富的煤层气资源具有重要意义。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种V型井底板辅助层开采构造煤煤层气方法，其特征在于：该方法步骤如下：一、井位部署：对于构造煤煤层气田，实施V型井，即两口水平井(1)远端分别与同一口直井(2)对接，两口水平井(1)水平段布置在距煤底以下8～15m的砂岩或粉砂岩脆性岩层中；三口井在平面上的位置关系：直井(2)布置在低部位，两口水平井(1)的井轴方向的夹角在90-180°之间，且该夹角平分线尽量与最大主应力方向(3)平行，以便实现压裂裂缝(4)体积最大化；
二、钻直井：钻穿煤层及辅助层后留有40～50m深的口袋，采用套管完井，辅助层部位下玻璃钢套管，在煤底以下8-12m深的位置造直径500mm～600mm的洞穴；
三、钻水平井：钻穿煤层，技术套管下至煤底以下，封住煤层，防止水平段钻进时松软的构造煤垮塌造成卡钻，采用随钻MWD加放射性测井或者采用LWD，结合岩性跟踪进行地质导向，在距煤底以下8～15m的辅助层内钻水平段，保证间距，当水平段钻至距直井100m时，钻具下入RMRS信号发射仪，直井中下入信号接收仪，当钻至距直井60m以内时，信号接收仪便开始接收到信号，调整轨迹，最终实现一口水平井(1)远端与直井(2)井眼连通；同样方法，钻第二口水平井(1)，并实现另一口水平井(1)远端与直井(2)井眼连通；
四、水平段固井：在直井(2)内填砂，砂面高于造穴段顶界，打灰塞，试压合格后，两个水平井(1)下套管，固井；
五、分段压裂：通过在水平井(1)中实施分段压裂，在辅助层内产生裂缝，向上沟通煤层，建立从煤层到辅助层再到井眼的煤层气渗流通道；优选水力喷射定向射孔压裂方式，利用高速射流形成的局部低压区实现井段间封隔；根据录井、测井资料以及水平段与煤层间距，合理确定压裂井段；
六、二次对接：水平井(1)压裂完成后，直井(2)钻塞，清除井内填砂后，两个水平井(1)钻塞，与直井(2)二次连通；
七、下泵生产：直井(2)中下入抽油泵，油管产水，套管产气，该阶段的关键点是控制排采速度，采用长冲程、慢冲次的温和工作制度缓慢抽排，见套压后，控制气体流量，使产量自然缓慢上升，避免地层吐砂吐煤粉堵塞通道。
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