CN111980642B - 一种煤层气多分支水平井的施工方法及多分支水平井 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多分支水平井及煤层气多分支水平井的施工方法，其中，煤层气多分支水平井的施工方法是一种依次使用不同相态的循环介质对用于开采煤层气的煤层气多分支水平井的施工方法。主井眼的末端位于目标煤层以上，在钻设时不考虑储层污染，可以使用液体循环介质对主井眼进行钻设，不需要采取储层保护措施，保证主井眼的顺利钻进即可，液体循环介质钻进既保证了主井眼的钻设速度，也保证了主井眼钻设的安全性；分支井眼位于煤层内，使用气体循环介质对分支井眼进行钻设，以规避液体循环介质对储层造成的伤害，且主井眼与分支井眼分开钻设，相互之间没有影响，达到部分特殊煤层要求钻完井过程不能使用液体的要求，实现干煤层内水平井的钻设。

Description

一种煤层气多分支水平井的施工方法及多分支水平井

技术领域

本发明涉及煤层气开采技术领域，特别涉及一种针对不含水的干煤层的煤层气多分支水平井的施工方法及多分支水平井。

背景技术

现有技术中，水平井的施工采用液体钻井液或液体与气体混合的钻井液，但是对于不含水的干煤层来说，只要钻井液中含水，就会对煤层造成伤害。

目前已有研究者提出了使用气体为循环介质来进行干煤层的水平井钻设，但是存在以下缺陷：产品寿命较短，水平段施工长度最大不超过300米；井眼稳定性无法保证，一旦停钻，井眼内没有压力支撑，水平井会发生垮塌，因此使用气体钻井时一旦钻具寿命用尽，必须尽快撤出钻具，此时该井也就无法再继续钻进；上述原因造成，使用气体在煤层中实施水平井时，只能实施一个水平井眼，无法侧钻，即无法实施多分支水平井，在仅有一个水平井眼且进尺较短的情况下，单井的控制面积非常小，无法获得理想的产气量。

因此，如何实现干煤层内多分支水平井的钻设，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种煤层气多分支水平井的施工方法，以实现干煤层内多分支水平井的钻设。本发明还提供了一种多分支水平井。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤层气多分支水平井的施工方法，包括步骤：

1)在目标煤层上方以液体循环介质钻设主井眼，所述主井眼的直井段和水平井段均位于所述目标煤层以上；

2)在所述主井眼内下入钢套管，对所述主井眼进行固井；

3)在所述水平井段的两侧根据分支井眼的设定深度和设定角度以液体循环介质依次侧钻开窗，所述侧钻开窗的长度不超过1m；

4)抽干所述主井眼内的水；

5)依次在所述侧钻开窗的位置以气体循环介质钻设多个所述分支井眼，每个所述分支井眼斜向下钻进所述目标煤层且沿所述目标煤层水平钻进至空气螺杆钻具寿命殆尽，提出所述空气螺杆钻具。

优选的，在上述煤层气多分支水平井的施工方法中，所述步骤5)还包括在所述钢套管上对应所述开窗的位置预留定位短节。

优选的，在上述煤层气多分支水平井的施工方法中，所述步骤2)中，所述定位短节的个数为6-8个。

优选的，在上述煤层气多分支水平井的施工方法中，所述步骤4)中，多个所述分支井眼由所述目标煤层的下倾方向向所述目标煤层的上倾方向依次钻设。

优选的，在上述煤层气多分支水平井的施工方法中，所述气体循环介质为空气、天然气、氮气或者柴油机尾气。

优选的，在上述煤层气多分支水平井的施工方法中，所述步骤1)中，所述水平井段与所述目标煤层之间的距离至少为10m。

一种多分支水平井，包括主井眼和多个分支井眼，

所述主井眼包括直井段和水平井段，

所述水平井段位于目标煤层以上，所述主井眼以液体循环介质钻设；

多个所述分支井眼沿所述水平井段的长度方向依次设置且位于所述目标煤层，所述分支井眼通过气体循环介质钻设，

所述多分支水平井为通过上述任意一个方案中记载的所述煤层气多分支水平井的施工方法施工制作的多分支水平井。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的煤层气多分支水平井的施工方法，是一种依次使用不同相态的循环介质对用于开采煤层气的煤层气多分支水平井的施工方法。具体的，主井眼位于目标煤层以上，可以使用液体循环介质对主井眼进行钻设，在钻设时可以不考虑储层污染，不需要采取储层保护措施，保证主井眼的顺利钻进即可，液体循环介质钻进既保证了主井眼的钻设速度，也保证了主井眼钻设的安全性；分支井眼位于煤层内，使用气体循环介质对分支井眼进行钻设，以规避液体循环介质对储层造成的伤害，且主井眼与分支井眼分开钻设，相互之间没有影响，达到部分特殊煤层要求钻完井过程不能使用液体的要求，实现干煤层内水平井的钻设。

本方案还公开了一种多分支水平井，包括主井眼和多个分支井眼，

所述主井眼包括直井段和水平井段，

水平井段位于目标煤层以上，主井眼以液体循环介质钻设；

多个分支井眼沿水平井段的长度方向依次设置位于目标煤层，分支井眼通过气体循环介质钻设，

多分支水平井为通过上述任意一个方案中记载的煤层气多分支水平井的施工方法施工制作的多分支水平井。

由于煤层气多分支水平井的施工方法具有上述技术效果，通过该煤层气多分支水平井的施工方法施工制作的多分支水平井也具有同样的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的煤层气多分支水平井的施工方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的多分支水平井与目标煤层的立体图；

图3为本发明实施例提供的多分支水平井与目标煤层的平面图；

图4为本发明实施例提供的多分支水平井的侧钻开窗的结构示意图。

其中，

1、目标煤层，2、直井段，3、水平井段，4、分支井眼。

具体实施方式

本发明公开了一种煤层气多分支水平井的施工方法，以实现干煤层内多分支水平井的钻设。本发明还公开了一种多分支水平井。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图4。

本发明公开了一种煤层气多分支水平井的施工方法，适用于不含水的干煤层，包括如下步骤：

1)钻设主井眼，主井眼的直井段2和水平井段3均位于目标煤层1以上，且主井眼以液体循环介质进行钻设；

2)在主井眼内下入钢套管，对主井眼进行固井；

3)在水平井段3的两侧根据分支井眼4的深度和角度依次侧钻开窗，侧钻开窗的长度不超过1m，侧钻开窗以液体为循环介质进行侧钻；

4)抽干主井眼内的水；

5)依次在侧钻开窗的位置以气体循环介质钻设多个分支井眼4，每个分支井眼4斜向下钻进目标煤层1且沿目标煤层1水平钻进至空气螺杆钻具寿命殆尽，提出空气螺杆钻具。

本方案公开的煤层气多分支水平井的施工方法，是一种依次使用不同相态的循环介质对用于开采煤层气的煤层气多分支水平井的施工方法。具体的，主井眼的直井段2和水平井段3均位于目标煤层1以上，可以使用液体循环介质对主井眼进行钻设，在钻设时可以不考虑储层污染，不需要采取储层保护措施，保证主井眼的顺利钻进即可，液体循环介质钻进既保证了主井眼的钻设速度，也保证了主井眼钻设的安全性；分支井眼4自水平井段3斜向下钻进目标煤层1且在目标煤层1内水平钻进，使用气体循环介质对分支井眼4进行钻设，以规避液体循环介质对储层造成的伤害，且主井眼与分支井眼4分开钻设，相互之间没有影响，达到部分特殊煤层要求钻完井过程不能使用液体的要求，实现干煤层内多分支水平井的钻设。

本方案公开的煤层气多分支水平井的施工方法用于针对已确定的不含水的干煤层的多分支水平井的施工。

在本方案的一个具体实施例中，使用液体循环介质在目标煤层1上方钻设主井眼，主井眼的直井段2和水平井段3均距离目标煤层1至少为10m，主井眼的直井段2和水平井段3的总长度达1000m左右。

优选的，液体循环介质为泥浆。

使用气体循环介质的空气螺杆钻具的寿命偏短，本方案使用寿命偏短的空气螺杆钻具钻设分支井眼4，不仅能够满足分支井眼4的钻设长度，而且能够避免储层污染。

主井眼包括直井段2和水平井段3，主井眼的直井段2和水平井段3钻设完成后，需要在水平井段3的长度方向的两侧根据分支井眼4的设定深度和设定角度侧钻开窗，侧钻开窗的数量与分支井眼4的数量相等。

为了保证侧钻开窗的速度和井体的稳定性，侧钻开窗以液体循环介质进行钻设。

优选的，各个侧钻点开窗口立即停止钻进，只钻穿套管即可，或者，侧钻开窗的长度不超过1m，保证侧钻开窗后的井筒不会进入目标煤层1，避免对目标煤层1造成污染，同时侧钻开窗的井筒距离短，侧钻开窗形成的井筒内存储的液体量相对较少，能够在对主井眼抽水时侧钻开窗形成的井筒内的液体也能随主井眼排出。

为了避免主井眼的水随分支井眼4的开设进入目标煤层1，在分支井眼4开设前需要对主井眼内的水进行抽取，至主井眼内的水被抽干，使主井眼彻底空置，方便后续施工过程转换为气体循环介质，且之后的施工过程中不再使用液体。

分支井眼4依次在侧钻开窗的位置进行钻设，且钻设以气体为循环介质，避免对目标煤层1造成污染。

分支井眼4自开窗位置倾斜向下钻设进入目标煤层1，然后在目标煤层1内进行水平钻设，至空气螺杆钻具的寿命殆尽，结束单条分支井眼4的钻设，尽快提出空气螺杆钻具，更换新设备，施工下一分支井眼4。

多个分支井眼4钻设结束后，安装井口进行采气。

本方案采用主井眼与分支井眼4分别使用液体循环介质和气体循环介质两种独立循环介质进行多分支水平井的钻设，主井眼不在目标煤层1里钻进，能够完全规避使用液体循环介质时会对储层造成严重伤害的缺陷，同时多个分支井眼4使用气体循环介质钻进，能够规避单独使用空气螺杆钻具进行多分支水平井钻设时空气螺杆钻具寿命低、单套设备进尺短、一旦停钻井眼就容易垮塌难以更换新设备再次进入继续钻进的缺陷。

为了进一步优化上述技术方案，本方案公开的煤层气多分支水平井的施工方法，在步骤1)与步骤2)之间还包括步骤5)在主井眼内下入钢套管，对主井眼进行固井，提高主井眼的稳定性。

在主井眼内下入钢套管时，根据轨迹特点，设计6-8个最有利于分支井眼4侧钻的侧钻点，确定侧钻的深度和角度，并在钢套管上预留有利于开窗定位的定位短节或者接箍。

定位短节或者接箍的数量与分支井眼4的数量相等。

步骤4)中，多个分支井眼4自目标煤层1的下倾方向向目标煤层1的上倾方向依次钻设，完成所有分支井眼4的钻设。如图2所示，多个分支井眼4位于水平井段3的两侧，

具体的，首先对位于水平井段3的最底部的侧钻开窗的位置进行第一个分支井眼4的钻设；然后对位于主井眼的次底部的侧钻开窗的位置进行第二个分支井眼4的钻设；依次向上在主井眼上的侧钻开窗的位置进行分支井眼4的钻设。分支井眼4的施工顺序为在目标煤层1内由深到浅依次进行开设。

单支分支井眼4向下进入目标煤层1，并开始沿着目标煤层1水平钻进，直到空气螺杆钻具寿命耗尽为止，提出钻具，更换新的空气螺杆钻具，在下一窗口施工分支井眼4。

在本方案的一个具体实施例中，气体循环介质为空气、天然气、氮气或者柴油机尾气。

本方案还公开了一种多分支水平井，包括主井眼和多个分支井眼4，

主井眼包括直井段2和水平井段3，

直井段2和水平井段3均位于目标煤层1以上，主井眼以液体循环介质钻设；

多个分支井眼4沿水平井段3的长度方向依次设置且位于目标煤层1内，分支井眼4通过气体循环介质钻设，

多分支水平井为通过上述任意一个方案中记载的煤层气多分支水平井的施工方法施工制作的多分支水平井。

由于煤层气多分支水平井的施工方法具有上述技术效果，通过该煤层气多分支水平井的施工方法施工制作的多分支水平井也具有同样的技术效果，在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种煤层气多分支水平井的施工方法，其特征在于，包括步骤：

1)在目标煤层(1)上方以液体循环介质钻设主井眼，所述主井眼的直井段(2)和水平井段(3)均位于所述目标煤层(1)以上；

2)在所述主井眼内下入钢套管，对所述主井眼进行固井；

3)在所述水平井段(3)的两侧根据分支井眼(4)的设定深度和设定角度以液体循环介质依次侧钻开窗，所述侧钻开窗的长度不超过1m；

4)抽干所述主井眼内的水；

5)依次在所述侧钻开窗的位置以气体循环介质钻设多个所述分支井眼(4)，每个所述分支井眼(4)斜向下钻进所述目标煤层(1)且沿所述目标煤层(1)水平钻进至空气螺杆钻具寿命殆尽，提出所述空气螺杆钻具。

2.根据权利要求1所述的煤层气多分支水平井的施工方法，其特征在于，所述步骤5)还包括在所述钢套管上对应所述开窗的位置预留定位短节。

3.根据权利要求2所述的煤层气多分支水平井的施工方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述定位短节的个数为6-8个。

4.根据权利要求1所述的煤层气多分支水平井的施工方法，其特征在于，所述步骤4)中，多个所述分支井眼(4)由所述目标煤层(1)的下倾方向向所述目标煤层(1)的上倾方向依次钻设。

5.根据权利要求1所述的煤层气多分支水平井的施工方法，其特征在于，所述气体循环介质为空气、天然气、氮气或者柴油机尾气。

6.根据权利要求1所述的煤层气多分支水平井的施工方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述水平井段(3)与所述目标煤层(1)之间的距离至少为10m。

7.一种多分支水平井，其特征在于，包括主井眼和多个分支井眼(4)，

所述主井眼包括直井段(2)和水平井段(3)，

所述水平井段(3)位于目标煤层(1)以上，所述主井眼以液体循环介质钻设；

多个所述分支井眼(4)沿所述水平井段(3)的长度方向依次设置且位于所述目标煤层(1)，所述分支井眼(4)通过气体循环介质钻设，

所述多分支水平井为通过权利要求1-6中任意一项所述的煤层气多分支水平井的施工方法施工制作的多分支水平井。

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