CN110331932A - 适用于煤矿采空区/穿采空区的煤层气尾管钻井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于煤矿采空区的煤层气尾管钻井方法，包括S101：采用一开钻头钻至基岩以下10‑20m，提钻后下入表层套管并固井；S102：采用二开钻头钻至采空区裂隙带上部，提钻后下入技术套管并固井；S103：更换钻具组合，将三开钻头、专用尾管、尾管悬挂装置和钻杆依次连接下入井内，开泵循环回转钻进，上提钻具，采空区底板至裂隙带下部的井段保持裸眼；S104：将专用尾管悬挂装置坐挂在技术套管上锁紧；S105：将上部钻杆串与尾管悬挂装置脱离，提出钻杆；S106：将尾管悬挂装置钻穿；S107：下入专用工具将三开钻头取出或钻穿，保证钻具串与裸眼井段贯通，完井。本发明还涉及一种用于煤矿穿采空区的煤层气尾管钻井方法。
Description
技术领域
本发明属于钻井领域，涉及一种用于煤矿采空区/穿采空区的煤层气尾管钻井方法。
背景技术
煤矿采空区蕴藏着丰富的煤层气资源，是未来清洁能源开发的重要方向之一，但是工作面煤炭被采出后，受围岩变形影响，顶板岩层逐层发生位移并最终形成大面积的垮落区域，在该区域实施钻井目前主要存在以下技术问题：一，采用常规泥浆钻井技术施工采空区地层面临着严重井漏和提钻后下套管遇阻问题；二，采用空气钻井技术施工采空区地层存在煤层气被钻燃的风险和提钻后下套管遇阻问题。从现有钻井技术来看，受采空区下部地层裂缝发育影响，钻完提钻后，井壁易失稳掉块，造成后续下套管作业遇阻，而反复通井不仅增加作业成本，还影响建井周期。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新式尾管钻井工艺技术，利用专用尾管代替下部钻杆，通过特殊装置与上部钻杆串相连，利用钻机直接回转钻进，完钻后通过特殊工具将上部钻杆和专用尾管脱离，并利用特殊装置将专用尾管悬挂在套管内，实现了一趟钻完成钻井和下套管两个作业环节，不再进行提钻下套管，避免了原来钻井时提钻再下套管容易遇阻的问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种用于煤矿采空区的煤层气尾管钻井方法，包括以下步骤：
S101：利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至基岩以下10-20m，提钻后下入表层套管并通过第一水泥环固井，水泥返至地面；
S102：利用常规钻井工艺，采用二开钻头钻至采空区裂隙带上部，提钻后下入技术套管并通过第二水泥环固井，水泥返至地面；
S103：更换钻具组合，将三开钻头、数量根据三开悬挂段深度而定的专用尾管、尾管悬挂装置和钻杆依次连接下入井内，到井底后开泵循环并开始回转钻进，钻至煤层底板时完钻，上提钻具至采空区裂隙带下部，采空区底板至裂隙带下部的井段保持裸眼；
S104：将专用尾管悬挂装置坐挂在技术套管上并锁紧；
S105：将上部钻杆串与尾管悬挂装置脱离，提出全部钻杆；
S106：下入钻头，将尾管悬挂装置的胶塞、锁紧座钻穿，提钻；
S107：下入专用工具将三开钻头取出或钻穿，保证钻具串与裸眼井段贯通，完井。
进一步，步骤S101和步骤S102合并为以下步骤：
利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至采空区裂隙带上部，提钻后下入表层套管并固井，水泥返至地面。
进一步，步骤S104中，所述专用尾管与技术套管重叠距离根据设计而定。
进一步，步骤S104中，在钻头和专用套管之间设有一个安全接手，钻井完成后，投球憋压，将安全接手憋断，从而丢弃钻头。
另一方面，本发明提供一种用于煤矿穿采空区的煤层气尾管钻井方法，包括以下步骤：
S201：利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至基岩以下10-20m，提钻后下入表层套管并通过第一水泥环固井，水泥返至地面；
S202：利用常规钻井工艺，采用二开钻头钻至采空区裂隙带上部，提钻后下入技术套管并通过第二水泥环固井，水泥返至地面；
S203：更换钻具组合，将三开钻头、数量根据三开段深度而定专用尾管、尾管悬挂装置和钻杆依次连接下入井内，到井底后开泵循环并开始回转钻进，钻至煤层底板以下20-30m时完钻；
S204：将尾管悬挂装置坐挂在技术套管上并锁紧；
S205：正常固井作业，水泥返至采空区煤层底板；
S206：将上部钻杆串与尾管悬挂装置脱离，提出全部钻杆；
S207：下入钻头，将尾管悬挂装置的胶塞、锁紧座钻穿，提钻；
S208：下入专用工具将三开钻头取出或钻穿；
S209：重新下入钻杆和四开钻头，正常钻井至目的层完钻，下套管，通过第三水泥环固井。
进一步，步骤S201和步骤S202合并为以下步骤：
利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至采空区裂隙带上部，提钻后下入表层套管并固井，水泥返至地面。
本发明的有益效果在于：受采空区地层特点制约，目前普遍采用的先钻进后下套管的钻井工艺方式极易受地层破碎影响，造成下套管遇阻。后续的通井作业不仅增加作业成本，还影响建井周期。截至目前，常规钻井工艺钻进采空区地层的效果较差，成功率无法保证。相比于现有技术，本发明利用尾管代替下部钻杆串直接钻进，完钻后尾管直接留在井内做套管用，实现了钻井和下套管一体化，省去了下套管工序，进而避免了破碎地层对下套管作业的影响，大大提高了采空区地层的钻井成功率，保证了建井周期并降低钻井成本。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明所述用于煤矿采空区的煤层气尾管钻井方法示意图；
图2为本发明所述用于煤矿穿采空区的煤层气尾管钻井方法示意图。
附图标记：表层套管1、第一水泥环2、技术套管3、第二水泥环4、尾管悬挂装置5、专用尾管6、采空区7、煤层8、裸眼井段9、第三水泥环10。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
一方面，如图1所示，本发明提供一种用于煤矿采空区的煤层气尾管钻井方法，包括以下步骤：
S101：利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至基岩以下10-20m，提钻后下入表层套管1并通过第一水泥环2固井，水泥返至地面；
S102：利用常规钻井工艺，采用二开钻头钻至采空区7裂隙带上部，提钻后下入技术套管3并通过第二水泥环4固井，水泥返至地面；
S103：更换钻具组合，将三开钻头、数量根据三开悬挂段深度而定的专用尾管6、尾管悬挂装置5和钻杆依次连接下入井内，到井底后开泵循环并开始回转钻进，钻至煤层8底板时完钻，上提钻具至采空区7裂隙带下部，采空区7底板至裂隙带下部的井段保持裸眼；
S104：将专用尾管悬挂装置5坐挂在技术套管3上并锁紧；
S105：将上部钻杆串与尾管悬挂装置5脱离，提出全部钻杆；
S106：下入钻头，将尾管悬挂装置5的胶塞、锁紧座钻穿，提钻；
S107：下入专用工具将三开钻头取出或钻穿，保证钻具串与裸眼井段9贯通，完井。
可选地，步骤S101和步骤S102合并为以下步骤：
利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至采空区7裂隙带上部，提钻后下入表层套管1并固井，水泥返至地面。
可选地，步骤S104中，所述专用尾管6与技术套管3重叠距离根据设计而定。
可选地，步骤S104中，在钻头和专用套管之间设有一个安全接手，钻井完成后，投球憋压，将安全接手憋断，从而丢弃钻头。
另一方面，如图2所示，本发明提供一种用于煤矿穿采空区7的煤层8气尾管钻井方法，包括以下步骤：
S201：利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至基岩以下10-20m，提钻后下入表层套管1并通过第一水泥环2固井，水泥返至地面；
S202：利用常规钻井工艺，采用二开钻头钻至采空区7裂隙带上部，提钻后下入技术套管3并通过第二水泥环4固井，水泥返至地面；
S203：更换钻具组合，将三开钻头、数量根据三开段深度而定专用尾管6、尾管悬挂装置5和钻杆依次连接下入井内，到井底后开泵循环并开始回转钻进，钻至煤层8底板以下20-30m时完钻；
S204：将尾管悬挂装置5坐挂在技术套管3上并锁紧；
S205：正常固井作业，水泥返至采空区7煤层8底板；
S206：将上部钻杆串与尾管悬挂装置5脱离，提出全部钻杆；
S207：下入钻头，将尾管悬挂装置5的胶塞、锁紧座钻穿，提钻；
S208：下入专用工具将三开钻头取出或钻穿；
S209：重新下入钻杆和四开钻头，正常钻井至目的层完钻，下套管，通过第三水泥环10固井。
可选地，步骤S201和步骤S202合并为以下步骤：
利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至采空区7裂隙带上部，提钻后下入表层套管1并固井，水泥返至地面。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种用于煤矿采空区的煤层气尾管钻井方法，其特征在于：包括以下步骤：
S101：利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至基岩以下10-20m，提钻后下入表层套管并通过第一水泥环固井，水泥返至地面；
S102：利用常规钻井工艺，采用二开钻头钻至采空区裂隙带上部，提钻后下入技术套管并通过第二水泥环固井，水泥返至地面；
S103：更换钻具组合，将三开钻头、数量根据三开悬挂段深度而定的专用尾管、尾管悬挂装置和钻杆依次连接下入井内，到井底后开泵循环并开始回转钻进，钻至煤层底板时完钻，上提钻具至采空区裂隙带下部，采空区底板至裂隙带下部的井段保持裸眼；
S104：将专用尾管悬挂装置坐挂在技术套管上并锁紧；
S105：将上部钻杆串与尾管悬挂装置脱离，提出全部钻杆；
S106：下入钻头，将尾管悬挂装置的胶塞、锁紧座钻穿，提钻；
S107：下入专用工具将三开钻头取出或钻穿，保证钻具串与裸眼井段贯通，完井。
2.根据权利要求1所述的用于煤矿采空区的煤层气尾管钻井方法，其特征在于：步骤S101和步骤S102合并为以下步骤：
利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至采空区裂隙带上部，提钻后下入表层套管并固井，水泥返至地面。
3.根据权利要求1所述的用于煤矿采空区的煤层气尾管钻井方法，其特征在于：步骤S104中，在钻头和专用套管之间设有一个安全接手，钻井完成后，投球憋压，将安全接手憋断，从而丢弃钻头。
4.根据权利要求1所述的用于煤矿采空区的煤层气尾管钻井方法，其特征在于：步骤S104中，所述专用尾管与技术套管重叠距离根据设计而定。
5.一种用于煤矿穿采空区的煤层气尾管钻井方法，其特征在于：包括以下步骤：
S201：利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至基岩以下10-20m，提钻后下入表层套管并通过第一水泥环固井，水泥返至地面；
S202：利用常规钻井工艺，采用二开钻头钻至采空区裂隙带上部，提钻后下入技术套管并通过第二水泥环固井，水泥返至地面；
S203：更换钻具组合，将三开钻头、数量根据三开段深度而定专用尾管、尾管悬挂装置和钻杆依次连接下入井内，到井底后开泵循环并开始回转钻进，钻至煤层底板以下20-30m时完钻；
S204：将尾管悬挂装置坐挂在技术套管上并锁紧；
S205：正常固井作业，水泥返至采空区煤层底板；
S206：将上部钻杆串与尾管悬挂装置脱离，提出全部钻杆；
S207：下入钻头，将尾管悬挂装置的胶塞、锁紧座钻穿，提钻；
S208：下入专用工具将三开钻头取出或钻穿；
S209：重新下入钻杆和四开钻头，正常钻井至目的层完钻，下套管，通过第三水泥环固井。
6.根据权利要求5所述的用于煤矿穿采空区的煤层气尾管钻井方法，其特征在于：步骤S201和步骤S202合并为以下步骤：
利用常规钻井工艺，采用一开钻头钻至采空区裂隙带上部，提钻后下入表层套管并固井，水泥返至地面。
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