CN113550718A - 一种用于煤气层开发的大井眼侧钻多分支井钻完井装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种用于煤气层开发的大井眼侧钻多分支井钻完井装置及其方法，包括钻眼、井内和斜向桥塞装置，所述井内的开口处设有盖板，盖板为冲孔板结构，盖板上设有斜向桥塞装置；所述钻眼上设有溢流口，溢流口的端部位于斜向桥塞装置上方，所述斜向桥塞装置的底部四角分别设有减震装置，并通过减震装置架设在井内的盖板上，斜向桥塞装置底部靠近钻眼的两个弹簧高度高于另两个弹簧的高度。本发明通过斜向桥塞装置对钻眼削水进行过滤，清水落入井内中，钻眼屑留在斜向桥塞装置中，倾斜设置的斜向桥塞装置可以使钻眼屑自动落入钻眼屑回收箱中，避免了钻眼屑在斜向桥塞装置上的堆积，节省了人工倾倒钻眼屑的步骤。

Description

一种用于煤气层开发的大井眼侧钻多分支井钻完井装置及其 方法

技术领域

本发明涉及一种大井眼侧钻多分支井钻完井装置，具体是一种用于煤气层开发的大井眼侧钻多分支井钻完井装置及其方法。

背景技术

煤层气（瓦斯）主要赋存于煤层中，绝大多数情况下，地层中的煤层往往不止一层，呈现多层上下叠加现象，且各煤层厚度不一、煤层气（瓦斯）含量不一、孔隙度和渗透率不一，各煤层之间的储集层（砂层）也不同程度上赋存一定的煤层气（瓦斯）。目前国内外往往选取煤层气（瓦斯）含量较高、单层厚度大、孔隙度和渗透率较好的煤层进行单层开发。主要采用的钻完井工艺为：直井、多分支井及U型井等，在多分支井中还无法实现对各分支井筒多次进入，平均单井产量在1500-2000m³/天规模上下。如何在一口井中实现多层同步开采，实现单井产量最大化是摆在工程技术人员和科研人员面前的难题。

采用直井开采时，需要通过大量的井口数来弥补单井煤层气（瓦斯）动用量过低的缺陷，单井投资低、单井产量低、储量动用率低、地面设备投入高、综合成本高；采用多分支井开采时，主要针对单层煤层气进行开采，单井投资较高，产量较直井有一定提升，但动用煤层气（瓦斯）层数少、储量少，且在后期生产过程中无法对各分支井筒再进入，日常井筒维护和再利用率不高，开采其他煤层仍需再钻新井；采用U型井开采时，主要采用水平井与直井相结合，扩大两井钻遇煤层的煤层气（瓦斯）储量动用率，但仍局限于单层煤层；极个别采用纵向多分支井进行开采时，应用引进国外工艺理念的特种工具，此工具单井就需投入上百万元，造成单井成本高，综合开采成本高，只能针对多层煤层气（瓦斯）含量高、多层煤层厚的地区应用，局限性强。

发明内容

未解决以上所提出的问题，本发明旨在提供一种用于煤气层开发的大井眼侧钻多分支井钻完井装置及其方法。

为实现所述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于煤气层开发的大井眼侧钻多分支井钻完井装置及其方法，包括钻眼、井内、定位装置、井下打压工具、钻杆、套管、斜向器、下放部件、钻具、套铣工具、尾管重叠段和斜向桥塞装置，所述井内的开口处设有盖板，盖板为冲孔板结构，盖板上设有斜向桥塞装置；所述钻眼上设有溢流口，溢流口的端部位于斜向桥塞装置上方，所述斜向桥塞装置的底部四角分别设有减震装置，并通过减震装置架设在井内的盖板上，斜向桥塞装置底部靠近钻眼的两个弹簧高度高于另两个弹簧的高度；

步骤如下：

采用如下步骤：

S1定位装置为一个永久性的定位装置，定位装置的底部设有密封部件，使主井眼窗口上部井眼与下部井眼分开；座封后，主井眼通径仅减小一个定位装置的环形壁厚；

S2下入定位装置作业：在主井眼开窗位置下入并且座封定位装置，使主井眼开窗位置上部与下部分开；该定位装置与井下打压工具通过钻杆与井口的打压设备连接，经过打压，使定位装置膨胀变形，挤压套管内壁，使其牢固地贴附于套管内壁上；

S3定位装置丢手作业：当定位装置膨胀变形结束后，井下打压工具与定位装置自动脱开，井下打压工具随钻杆从主套管内提出；此时，其余部件均提出主井眼，只有定位装置1留在主井眼内，座封后，主井眼此处内径仅减小一个定位装置的环形壁厚，并且上部井眼与下部井眼也通过定位装置密封隔开；

S4下斜向器作业；完成定位后，将在地面调整好工具面角的钻完井斜向器通过钻杆接斜向器的下放部件下入到主井眼内，并座挂在定位装置上；

S5斜向器丢手作业：斜向器到位后，钻压开始上升，尖剪断联接销钉，将斜向器下放部件提出井口；

S6下入钻具进行定向开窗、定向钻井，下套管注水泥固井及完井常规施工作业；

S7回收斜向器作业：固井、完井后后用套铣工具将主井眼内尾管重叠段及钻完井斜向器套铣回收，打捞出井口；

S8重复以上1-7步骤可在同一主井眼内钻出多个水平井或定向井，通过自下而上的打多分支的顺序，可以使主井眼通径仅减小一个定位装置的环形壁厚，并且支井数目不受限制；

S9主井眼沟通作业：主井眼沟通工具将定位装置内的密封部件取出，使主井眼与各个分支井眼沟通，即可进行采油作业。

所述斜向桥塞装置包括冲孔板和过滤网，冲孔板设于过滤网上方。

所述斜向桥塞装置的过滤网有两层，且为可抽出设计。

所述斜向桥塞装置由设置于盖板上的振动电机驱动工作。

所述斜向桥塞装置较低的一侧设有钻眼屑出口，钻眼屑出口的下方设有钻眼屑回收箱。

所述钻眼的溢流口上还设有开口面积大于斜向桥塞装置的防溅罩，防溅罩设于斜向桥塞装置上方且不与斜向桥塞装置接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过斜向桥塞装置对钻眼削水进行过滤，清水落入井内中，钻眼屑留在斜向桥塞装置中，倾斜设置的斜向桥塞装置可以使钻眼屑自动落入钻眼屑回收箱中，避免了钻眼屑在斜向桥塞装置上的堆积，节省了人工倾倒钻眼屑的步骤。

2、针对性的研发出大井眼侧钻多分支井，有效解决了单井上下多套煤层气（瓦斯）同步开采，并可同步实现各分支井筒的随时再进入，极大的解放了煤层气储量，实现了单井煤层气（瓦斯）产量最大化，使综合成本达到最低，日常井筒维护及再利用率最优，同时可在前期开采层资源衰竭后，对其他未开采层进开采，进一步降低综合成本。

3、斜向桥塞装置的过滤网有两层，且为可抽出设计，在上层过滤网堵塞时，工作人员可将该层过滤网抽出进行清理，另一层过滤网仍然能维持正常工作，不影响生产进程，保证生产不受影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中所示：1、钻眼，2、井内，3、斜向桥塞装置，4、溢流口，5、防溅罩，6、盖板，7，钻眼屑回收箱，8、钻眼屑出口，9、减震装置，10、过滤网，11、振动电机。

具体实施方式

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，本发明实施例中，一种用于煤气层开发的大井眼侧钻多分支井钻完井装置及其方法，包括钻眼1、井内2和斜向桥塞装置3，所述井内2的开口处设有盖板6，盖板6为冲孔板结构；盖板6上设有斜向桥塞装置3，斜向桥塞装置3包括冲孔板和过滤网10，冲孔板设于过滤网10上方。

所述钻眼1上设有溢流口4，溢流口4的端部位于斜向桥塞装置3上方。生产过程中，钻眼屑混合着钻眼削水排入钻眼1，水位慢慢上涨，当水位上涨到溢水口时，钻眼削水会混合着钻眼屑溢到斜向桥塞装置3中，斜向桥塞装置3的过滤网10会将钻眼削水进行过滤，钻眼屑留在斜向桥塞装置3中，清水则落入井内2中回收利用。

所述斜向桥塞装置3的底部四角分别设有减震装置9，并通过减震装置9架设在井内2的盖板6上；斜向桥塞装置3由设置于盖板6上的振动电机11驱动工作。斜向桥塞装置3底部靠近钻眼1的两个弹簧高度高于另两个弹簧的高度，使斜向桥塞装置3呈一边高一边低的倾斜状态。斜向桥塞装置3较低的一侧设有钻眼屑出口8，钻眼屑出口8的下方设有钻眼屑回收箱7。在震动过程中，钻眼屑在重力作用下沿斜向桥塞装置3的斜面滑落，并从钻眼屑出口8排入钻眼屑回收箱7中，避免了钻眼屑在斜向桥塞装置3上的堆积，节省了人工倾倒钻眼屑的步骤。

斜向桥塞装置3在对钻眼削水进行震动过滤的过程中，会有钻眼削水溅到周围的地面上，影响车间环境。为避免这种现象，所述钻眼1的溢流口4上还设有开口面积大于斜向桥塞装置3的防溅罩5，防溅罩5设于斜向桥塞装置3上方且不与斜向桥塞装置3接触，可有效防止钻眼削水溅出。

所述斜向桥塞装置3的过滤网10有两层，且为可抽出设计，在上层过滤网10堵塞时，工作人员可将该层过滤网10抽出进行清理，另一层过滤网10仍然能维持正常工作，不影响生产进程，保证生产不受影响。

步骤如下：

采用如下步骤：

S1定位装置为一个永久性的定位装置，定位装置的底部设有密封部件，使主井眼窗口上部井眼与下部井眼分开；座封后，主井眼通径仅减小一个定位装置的环形壁厚；

S2下入定位装置作业：在主井眼开窗位置下入并且座封定位装置，使主井眼开窗位置上部与下部分开；该定位装置与井下打压工具通过钻杆与井口的打压设备连接，经过打压，使定位装置膨胀变形，挤压套管内壁，使其牢固地贴附于套管内壁上；

S3定位装置丢手作业：当定位装置膨胀变形结束后，井下打压工具与定位装置自动脱开，井下打压工具随钻杆从主套管内提出；此时，其余部件均提出主井眼，只有定位装置1留在主井眼内，座封后，主井眼此处内径仅减小一个定位装置的环形壁厚，并且上部井眼与下部井眼也通过定位装置密封隔开；

S4下斜向器作业；完成定位后，将在地面调整好工具面角的钻完井斜向器通过钻杆接斜向器的下放部件下入到主井眼内，并座挂在定位装置上；

S5斜向器丢手作业：斜向器到位后，钻压开始上升，尖剪断联接销钉，将斜向器下放部件提出井口；

S6下入钻具进行定向开窗、定向钻井，下套管注水泥固井及完井常规施工作业；

S7回收斜向器作业：固井、完井后后用套铣工具将主井眼内尾管重叠段及钻完井斜向器套铣回收，打捞出井口；

S8重复以上1-7步骤可在同一主井眼内钻出多个水平井或定向井，通过自下而上的打多分支的顺序，可以使主井眼通径仅减小一个定位装置的环形壁厚，并且支井数目不受限制；

S9主井眼沟通作业：主井眼沟通工具将定位装置内的密封部件取出，使主井眼与各个分支井眼沟通，即可进行采油作业。

本专利：

1、大尺寸井筒。无论是主井筒还是分支井筒，尺寸均较原有分支井井身结构变粗，分支井筒尺寸由原来的118mm增大为216mm，主井筒由原来的216mm增大为273mm，可实现在生产后期产量降低时对煤层进行再次改造的目的。

2、上下分支井布局。原有分支井技术主要针对的是同一煤层不同方位或部位，无法兼顾上下煤层和储层（砂层），采用上下布局穿越多层煤层的分支井，可以兼顾原有主力开发煤层、上下煤层及煤层之间的储层，实现一井多层开发。

3、桥塞分隔。采用一次性桥塞，替换原有分支机构，在钻井及后期采气过程中实现对分支井筒的多次进入。（大幅降低钻井投资。原有分支机构单井费用在200万-300万元左右，而单只桥塞不足10万元，以上下三分支为例，单井仅需30万元即满足工程需要。）

4、超深主井筒。变原有钻遇主要开发煤层即停，为过主要煤层100m以上完钻，便于当已开采煤层不在具备开采价值的情况下，对其他未开采煤层进行开采。

Claims (6)

1.一种用于煤气层开发的大井眼侧钻多分支井钻完井装置及其方法，包括钻眼、井内、定位装置、井下打压工具、钻杆、套管、斜向器、下放部件、钻具、套铣工具、尾管重叠段和斜向桥塞装置，所述井内的开口处设有盖板，盖板为冲孔板结构，盖板上设有斜向桥塞装置；所述钻眼上设有溢流口，溢流口的端部位于斜向桥塞装置上方，其特征在于，所述斜向桥塞装置的底部四角分别设有减震装置，并通过减震装置架设在井内的盖板上，斜向桥塞装置底部靠近钻眼的两个弹簧高度高于另两个弹簧的高度；

步骤如下：

采用如下步骤：

S1定位装置为一个永久性的定位装置，定位装置的底部设有密封部件，使主井眼窗口上部井眼与下部井眼分开；座封后，主井眼通径仅减小一个定位装置的环形壁厚；

S2下入定位装置作业：在主井眼开窗位置下入并且座封定位装置，使主井眼开窗位置上部与下部分开；该定位装置与井下打压工具通过钻杆与井口的打压设备连接，经过打压，使定位装置膨胀变形，挤压套管内壁，使其牢固地贴附于套管内壁上；

S3定位装置丢手作业：当定位装置膨胀变形结束后，井下打压工具与定位装置自动脱开，井下打压工具随钻杆从主套管内提出；此时，其余部件均提出主井眼，只有定位装置1留在主井眼内，座封后，主井眼此处内径仅减小一个定位装置的环形壁厚，并且上部井眼与下部井眼也通过定位装置密封隔开；

S4下斜向器作业；完成定位后，将在地面调整好工具面角的钻完井斜向器通过钻杆接斜向器的下放部件下入到主井眼内，并座挂在定位装置上；

S5斜向器丢手作业：斜向器到位后，钻压开始上升，尖剪断联接销钉，将斜向器下放部件提出井口；

S6下入钻具进行定向开窗、定向钻井，下套管注水泥固井及完井常规施工作业；

S7回收斜向器作业：固井、完井后后用套铣工具将主井眼内尾管重叠段及钻完井斜向器套铣回收，打捞出井口；

S8重复以上1-7步骤可在同一主井眼内钻出多个水平井或定向井，通过自下而上的打多分支的顺序，可以使主井眼通径仅减小一个定位装置的环形壁厚，并且支井数目不受限制；

S9主井眼沟通作业：主井眼沟通工具将定位装置内的密封部件取出，使主井眼与各个分支井眼沟通，即可进行煤层气开发作业。

2.根据权利要求1所述的数控钻攻机钻眼削水槽，其特征在于，所述斜向桥塞装置包括冲孔板和过滤网，冲孔板设于过滤网上方。

3.根据权利要求1或2所述的数控钻攻机钻眼削水槽，其特征在于，所述斜向桥塞装置的过滤网有两层，且为可抽出设计。

4.根据权利要求1所述的数控钻攻机钻眼削水槽，其特征在于，所述斜向桥塞装置由设置于盖板上的振动电机驱动工作。

5.根据权利要求1所述的数控钻攻机钻眼削水槽，其特征在于，所述斜向桥塞装置较低的一侧设有钻眼屑出口，钻眼屑出口的下方设有钻眼屑回收箱。

6.根据权利要求1所述的数控钻攻机钻眼削水槽，其特征在于，所述钻眼的溢流口上还设有开口面积大于斜向桥塞装置的防溅罩，防溅罩设于斜向桥塞装置上方且不与斜向桥塞装置接触。

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