CN111236874B - 井下切割地面煤层气井套管的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种井下切割地面煤层气井套管的方法，其包括以下步骤：步骤1，封堵煤矿区煤层气井的地面井口；步骤2，切割施工准备：当采掘设备接近套管位置时减慢，直至与套管接触时停止推进；步骤3，破裂套管：将采煤设备的切割头缓缓靠拢在套管外壁，并缓慢加压，使切割头与套管紧密靠拢并接近套管钢级破裂压力值；然后，突然加大采煤设备的动力使切割头快速向前，当其压力超过套管钢级破裂压力值时将套管旋转切破；步骤4，切割套管：对采煤设备的切割头进行周期性加压使得套管剪切破裂，直至将其全部切割完毕。该井下切割地面煤层气井套管的方法不影响采煤生产，不产生火花，没有爆炸风险；而且切割后的套管为片状，容易收集处理。

Description

井下切割地面煤层气井套管的方法
技术领域
本发明是关于煤层气开发领域，特别是关于一种井下切割地面煤层气井套管的方法。
背景技术
煤层气是一种清洁能源，据统计，我国埋深2000m以浅的煤层气地质资源储量约为30万亿立方米，居世界第三位，开发潜力巨大。煤层气气藏具有“自生自储”特征，煤层气主要以吸附态赋存于煤基质表面，通过排水降压后解吸产出。因此，地面煤层气井往往会部署在煤矿采掘范围内，当井下采掘至地面煤层气井时，易发生采煤设备与煤层气井套管碰撞，导致采掘设备损坏，甚至发生着火爆炸事故。
但是如果不切割套管，将导致煤矿采掘计划受阻，调整时资金投入巨大，不符合当代企业发展要求。因此，需要一种井下切割地面煤层气井套管的方法。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种步骤简单合理的井下切割地面煤层气井套管的方法，其不影响采煤生产，不产生火花，没有爆炸风险，而且切割后的套管为片状，容易收集处理。
为实现上述目的，本发明提供了一种井下切割地面煤层气井套管的方法，包括以下步骤：步骤1，封堵煤矿区煤层气井的地面井口；步骤2，切割施工准备：当采掘设备接近套管位置时减慢，直至与套管接触时停止推进；步骤3，破裂套管：将采煤设备的切割头缓缓靠拢在套管外壁，并缓慢加压，使切割头与套管紧密靠拢并接近套管钢级破裂压力值；然后，突然加大采煤设备的动力使切割头快速向前，当其压力超过套管钢级破裂压力值时将套管旋转切破；步骤4，切割套管：对采煤设备的切割头进行周期性加压使得套管剪切破裂，直至将其全部切割完毕。
在一优选的实施方式中，步骤1中的煤矿区煤层气井的地面井口采用注灰封堵。
在一优选的实施方式中，步骤2中的套管位置是根据地面煤层气井坐标及井斜计算得出。
在一优选的实施方式中，步骤2中当采掘设备接近套管位置20米时，减慢推进速度至每天8米；当采掘设备接近套管1米时，进一步减慢速度至0.2米/小时，直至与套管接触时停止推进。
在一优选的实施方式中，步骤3中在套管切割过程中根据瓦斯浓度进行通风，并进行瓦斯实时监控。
在一优选的实施方式中，还包括：后续防护的步骤，切割套管后对煤层采取开采过程中的顶底板保护。
与现有技术相比，根据本发明的井下切割地面煤层气井套管的方法具有如下有益效果：该井下切割地面煤层气井套管的方法利用采煤机切割头直接切断套管，不影响采煤生产；其切割受力方式为挤压破碎，不产生火花，没有爆炸风险；而且切割后的套管为片状，容易收集处理。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的井下切割地面煤层气井套管的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，因煤矿采掘推进至该井套管处，需要对该井进行切割套管，以便于后续采煤工作连续开展。根据本发明优选实施例的井下切割地面煤层气井套管的方法的具体包括以下步骤：
步骤1，封堵煤矿区煤层气井的地面井口。
在一实施例中，按照煤矿区煤层气井封堵技术规范，将煤层气井注灰封堵。
步骤2，切割施工准备：当采掘设备接近套管位置时减慢，直至与套管接触时停止推进；
在一实施例中，套管位置是根据地面煤层气井坐标及井斜计算得出。
在一实施例中，当采掘设备接近套管位置20米时，减慢推进速度至每天8米，避免因计算错误导致与套管直接碰撞。当接近套管1米时，进一步减慢速度至0.2米/小时，直至与套管接触时停止推进。
步骤3，破裂套管：将采煤设备的切割头缓缓靠拢在套管外壁，并缓慢加压，使切割头与套管紧密靠拢并接近套管钢级破裂压力值(该井套管钢级为J55)；然后，突然加大采煤设备的动力使切割头快速向前，当其压力超过套管钢级破裂压力值时将套管旋转切破；破裂套管依靠的是紧贴套管后瞬时加力造成的挤压破碎，不能产生碰撞。
在一实施例中，在套管切割过程中根据瓦斯浓度进行通风，并进行瓦斯实时监控。
根据钻孔取芯及瓦斯抽查资料，该套管处瓦斯涌出量约150-200L/min左右，需要将通风量增大，确保瓦斯涌出瞬时浓度低于1％，通风期间使用瓦斯浓度报警仪器实时监测浓度变化，如浓度超过1％，停止一切施工，加大通风量，避免发生安全事故。切破后，停止移动切割头，等待套管自然泄压变形。
步骤4，切割套管：对采煤设备的切割头进行周期性加压使得套管剪切破裂，直至将其全部切割完毕。切割要分步开展，不得一次性开展。必须在切割工具紧贴套管并加压后才能进行。
因为套管破裂后，套管存在一个泄压弹性变形过程，如果连续切割，可能产生碰撞，引起火花。本方法的核心就在于考虑了套管弹性变形，提出周期性加压，实现剪切破裂而非碰撞破裂。待上一次切割后套管应力释放变形结束后，操作切割头再次缓缓贴近残余套管壁，直至完成加压后密切咬合，此时再次瞬间加压，完成剪切破裂，这种操作不会引起火花。切割头是个圆锥形的，把套管全部打碎了。该井累计切割操作了4次。利用本实施例提供的切割方法对该井进行了套管切割，实际操作时间约4小时，且施工过程中只是利用采煤机的采掘头进行操作，并未增加任何其它装置、设施。
步骤5，后续防护：切割套管后，按煤矿安全规范，做好煤层开采过程中的顶底板保护。
目前井下切割地面煤层气井套管的方法未见报道，尚无具体工艺标准，但实际上非常需要。本方法提出后，在现场应用效果良好，提高了综合开采效益。本专利技术对于我国煤矿区合理解决地面煤层气井、井下采掘的矛盾具有很好的借鉴意义，满足我国煤层气及煤炭安全生产现阶段的技术需求。
综上，该井下切割地面煤层气井套管的方法利用采煤机切割头直接切断套管，不影响采煤生产；其切割受力方式为挤压破碎，不产生火花，没有爆炸风险；而且切割后的套管为片状，容易收集处理。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (3)

1.一种井下切割地面煤层气井套管的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，封堵煤矿区煤层气井的地面井口；
步骤2，切割施工准备：当采掘设备接近套管位置时减慢，直至与套管接触时停止推进；
步骤3，破裂套管：将采煤设备的切割头缓缓靠拢在套管外壁，并缓慢加压，使切割头与套管紧密靠拢并接近套管钢级破裂压力值；然后，突然加大采煤设备的动力使切割头快速向前，当其压力超过套管钢级破裂压力值时将套管旋转切破；
步骤4，切割套管：对采煤设备的切割头进行周期性加压使得套管剪切破裂，直至将其全部切割完毕；
其中，所述步骤2中的套管位置是根据地面煤层气井坐标及井斜计算得出；
其中，所述步骤2中当采掘设备接近距离套管位置20米时，减慢推进速度至每天8米；当采掘设备接近距离套管1米时，进一步减慢速度至0.2米/小时，直至与套管接触时停止推进；
其中，所述步骤3中在破裂套管过程中根据瓦斯浓度进行通风，并进行瓦斯实时监控；
其中，所述切割头为圆锥形；
其中，破裂套管后，套管存在泄压弹性变形过程，如果连续切割，套管则会产生碰撞，引起火花，而考虑了套管存在的泄压弹性变形，对采煤设备的切割头进行周期性加压使得套管剪切破裂；
其中，周期性加压具体为：待上一次切割后套管应力释放变形结束后，操作切割头再次缓缓贴近残余套管壁，直至完成加压后密切咬合，此时再次瞬间加压，完成剪切破裂，从而不会引起火花。
2.如权利要求1所述的井下切割地面煤层气井套管的方法，其特征在于，所述步骤1中的煤矿区煤层气井的地面井口采用注灰封堵。
3.如权利要求1所述的井下切割地面煤层气井套管的方法，其特征在于，还包括：后续防护的步骤，切割套管后对煤层采取开采过程中的顶底板保护。
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