CN115749691A - 一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，包括确定水平井水平段的布设层位，及水平井水平段与煤层顶面的垂直距离；施工水平井水平段后下套管固井，采集随钻测井数据和固井质量声波测井数据；确定水平井水平段的压裂段间距、压裂段数和射孔孔眼个数，进而确定初选射孔位置；确定水平井水平段压裂位置优选指数，对水平井水平段压裂位置优选指数进行归一化处理，得到归一化压裂位置优选指数；基于归一化压裂位置优选指数对初选射孔位置进行调整，得到最终射孔位置；确定最低射孔排量，然后对水平井水平段进行定向射孔和分段多簇压裂施工；完成压裂施工后进行返排、通洗井作业，然后进行煤层气排水采气。

Description

一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，具体涉及一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法。

背景技术

碎软低渗煤层瓦斯高效抽采是制约我国煤层气产业化发展和煤矿瓦斯灾害治理的技术难题。碎软低渗煤层结构碎软、孔隙度和渗透率低、物性差、瓦斯抽采困难。目前，此类煤层的煤层气抽采常采用直井、水平井，但整体产量低，开发效果差，抽采效率低，无法满足煤矿安全生产的要求。其原因主要为：直井开发的单井泄流面积小，并且由于煤层破碎松软、塑性强、水力压裂时裂缝延伸不长、有效裂缝半长小于20m，导致增产改造效果不好，控制范围有限；煤层中水平井开发方式由于煤层结构破碎松软、易发生垮孔、埋钻等井下事故，固井时钢制套管与煤层胶结不紧，分段压裂时在套管水泥环与煤层之间易出现串流，并且直接在煤层中压裂时裂缝延伸不长，泄压影响范围小。在煤层中下套管固井，对后期的采煤活动也会产生不利影响。

现有技术公开的一种煤层气分段压裂水平井强化抽采方法(ZL201410225854.X)、碎软低渗煤层顶板或底板分段压裂水平井煤层气抽采方法(ZL202110515199.1)，针对构造软煤煤层气开发问题，提出将水平井的井眼轨迹控制在煤层顶板或底板岩层中，通过在水平井段分段向下定向射孔和分段压裂，达到强化抽采构造软煤煤层气的目的。

上述专利方法均采用桥塞-射孔联作分段压裂工艺对水平井进行分段压裂改造，但存在压裂段间距大、压裂裂缝少、抽采效率低，不利于发挥长水平段优势的缺陷。为提高压裂段数，目前也有采用段内多簇射孔压裂的手段，但是多簇射孔孔眼对压裂液的分流作用以及缝间应力干扰，会导致部分射孔簇裂缝不能实现穿层扩展，形成无效裂缝，因此，亟需研究一种能够准确选择射孔位置，避免形成无效裂缝的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，以解决现有技术中存在的射孔位置的确定缺少理论方法且压裂后需要钻磨桥塞的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，包括以下步骤：

步骤1、收集目标矿区的勘探数据，并根据收集到的勘探数据确定水平井水平段在煤层顶板岩层内的布设层位，及水平井水平段与煤层顶面的垂直距离；

步骤2、按确定的布设层位施工水平井水平段后下套管固井，在施工过程中采集水平井水平段的随钻测井数据，并在固井完成后采集固井质量声波测井数据；

步骤3、根据步骤1得到的目标矿区的勘探数据，采用产能数值模拟方法确定水平井水平段的压裂段间距、压裂段数和射孔孔眼个数，进而确定初选射孔位置；

步骤4、根据步骤2得到的数据确定水平井水平段压裂位置优选指数，对水平井水平段压裂位置优选指数进行归一化处理，得到归一化压裂位置优选指数；

然后，基于归一化压裂位置优选指数对步骤3确定的初选射孔位置进行调整，得到最终射孔位置，具体包括：

若初选射孔位置对应的归一化压裂位置优选指数≥0.5，则将该初选射孔位置作为最终射孔位置；

若初选射孔位置对应的归一化压裂位置优选指数＜0.5，则以与该初选射孔位置距离最近，且对应的归一化压裂位置优选指数≥0.5的井深位置作为最终射孔位置；

步骤5、根据射孔孔眼个数确定最低射孔排量，然后对水平井水平段进行向煤层方向定向射孔和分段多簇压裂施工；

步骤6、完成压裂施工后进行返排、通洗井作业，然后进行煤层气排水采气。

本发明还具有以下技术特征：

具体的，步骤1所述的勘探数据包括煤层顶板岩层垂向应力、煤层顶板岩层抗拉强度、煤层顶板岩层最小水平主应力、煤层的最小水平主应力、煤层倾角和煤层顶板岩层密度。

更进一步的，步骤1所述的水平井水平段在煤层顶板岩层内的布设层位应满足以下条件：

α≤60°

式中，

为煤层顶板岩层垂向应力，MPa；

为煤层顶板岩层最小水平主应力，MPa；

为煤层最小水平主应力，MPa；

α为煤层倾角，单位为°。

更进一步的，步骤2所述的水平井水平段与煤层顶面的垂直距离为0～2m。

更进一步的，步骤4中所述的压裂位置优选指数通过下式确定：

式中：

X为压裂位置优选指数；

CC为套管接箍位置参数，当射孔位置距离套管接箍距离≤1m时，赋值为0，当射孔位置距离套管接箍距离＞1m时，赋值为1；

CQ为声波变密度测井得到的固井质量评价结果，当0≤声幅相对值＜15％，赋值为1，当15％≤声幅相对值＜30％，赋值为0.8，当声幅相对值≥30％，赋值为0；

D为水平井水平段与煤层顶面的距离，单位为m；

CI为煤层顶板岩层可压性指数。

更进一步的，所述煤层顶板岩层可压性指数通过以下公式确定：

式中：

v_p为地层纵波波速，单位为m/s；

v_s为地层横波波速，单位为m/s；

ρ为煤层顶板岩层密度，单位为kg/m³；

为煤层顶板岩层最小水平主应力，MPa；

S_t为煤层顶板岩层抗拉强度，单位为MPa。

更进一步的，步骤5所述的最低射孔排量根据下式确定：

其中，

Q_min为最低射孔排量，单位为m³/min；

N为射孔孔眼个数；

d为射孔孔眼直径，单位为m；

v为射孔喷嘴的射流临界速度，单位为m/s。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明方法基于压裂位置优选指数优选射孔位置，有利于水平井水平段的压裂施工改造作业；依靠定向水力喷射，在井筒周围形成数量少、孔径大的射孔孔眼，降低近井筒附近裂缝延伸复杂度，裂缝起裂更加集中，降低裂缝近井筒延伸阻力，压裂时能够促进裂缝快速穿层扩展，提高压裂改造效果；

(2)采用本发明方法在压裂施工后井筒全通径，无需钻桥塞作业，能够实现快速排水降压投产，能够充分利用水平井水平段，增加压裂段数，提高单井产量和煤层气抽采效率。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。

在附图中：

图1为本发明方法的流程图；

图2为垂向应力与最小水平主应力不同差值条件下的裂缝延伸形态；

图3为不同层间应力差异条件下裂缝的延伸形态；

图4为不同煤层倾角条件下裂缝的延伸形态；

图5(a)为裂缝条数、裂缝间距与累计产气量关系；

图5(b)为裂缝条数与产气量增长率的关系；

图6为实施例1的初选射孔位置示意图；

图7为实施例1确定的最终射孔位置示意图；

图8(a)为射孔孔眼短且未沟通煤层时的裂缝穿层扩展效果；

图8(b)为射孔孔眼长且沟通煤层时的裂缝穿层扩展效果；

图9为采用本方法和未采用本方法的煤层气抽采效果对比。

以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

具体实施方式

以下所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，并非全部实施例，也并未对本发明做任何形式上的限制，凡是利用本实施例的技术方案，包括对本实施例做了简单的变化，均属于本发明保护的范围。

以下对本方案所涉及的技术术语做出解释：

定向长钻孔：是指主孔深度达到200米以上，抽采范围覆盖矿井的一个工作面及其两边巷道的钻孔。

煤层顶板岩层：是指煤层上一定距离范围内的几层岩层的总称。

连续管底封拖动分段压裂：依靠连续管作业设备，拖动底封分段压裂工具串，实现水力喷砂射孔、分段封隔与环空加砂压裂的工艺技术。

实施例1

遵循上述技术方案，如图1所示，本实施例公开一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，本实施例中的目标矿区为山西某矿区，该矿区瓦斯灾害严重，需要进行地面钻井抽采，但是由于地质构造作用，碎软低渗煤层发育，前期地面垂直压裂井单井产量低，无法满足快速抽采的要求。因此，按照以下步骤进行分段压裂：

步骤1、收集目标矿区的勘探数据，并根据收集到的勘探数据确定水平井水平段在煤层顶板岩层内的布设层位，及水平井水平段与煤层顶面的垂直距离；

所述的水平井水平段在煤层顶板岩层内的布设层位应满足以下条件：

α≤60°

式中，

为煤层顶板岩层垂向应力，MPa；

为煤层顶板岩层最小水平主应力，MPa；

为煤层最小水平主应力，MPa；

α为煤层倾角，单位为°。

所述的勘探数据包括煤层顶板岩层垂向应力、煤层顶板岩层抗拉强度、煤层顶板岩层最小水平主应力、煤层的最小水平主应力、煤层倾角和煤层顶板岩层密度。

对于目标矿区有地面直井钻进的情况：

可利用已经完井的直井，采用小型压裂测试或偶极子声波测井方法，获取煤层顶板岩层垂向应力、煤层顶板岩层最小水平主应力、煤层最小水平主应力和煤层倾角，同时得到目标矿区层段的地应力剖面图。

对于目标矿区不存在地面直井钻进的情况：

可采用煤矿井下应力解除法，在煤矿井下巷道内测定煤层地应力大小及方向。为保证数据真实可靠，至少测定3个点的地应力参数，在地应力测定时采用垂向应力进行标定。对于L型井，在地应力测定时，优选小型压裂测试或偶极子声波测井方法。

确定布设层位应满足的条件是为了保证裂缝在顶板中起裂后形成垂直裂缝，因为只有垂直裂缝才能够实现穿层扩展，这是裂缝从顶板中穿层扩展进入煤层为煤层气渗流提供通道的基础。

对于条件

通过数值模拟对比了煤层顶板岩层垂向应力与煤层顶板岩层最小水平主应力在不同差异条件下裂缝延伸形态，结果如图2所示。当煤层顶板岩层垂向应力与顶板最小水平主应力差异为5MPa时，裂缝在煤层顶板起裂后形成垂直缝并实现了穿层扩展沟通煤层。而当煤层顶板岩层垂向应力与顶板最小水平主应力差异为-3MPa和-5MPa时，裂缝起裂后主要形成水平缝，并且裂缝主要在顶板内扩展，未能实现井筒与煤层的沟通。并且当煤层顶板岩层垂向应力与顶板最小水平主应力较为接近时，可能出现垂直缝和水平缝同时起裂及扩展的情况，增加了顶板内裂缝的复杂度，不利于裂缝快速穿层扩展以及在煤层内的延伸。

因此，应保证煤层顶板岩层垂向应力大于煤层顶板岩层最小水平主应力，且差异为3MPa以上，本实施例中优选3～5MPa。

对于条件

裂缝从顶板中起裂后同时向上部和下部扩展，裂缝倾向于向延伸阻力小的方向扩展。煤层顶板岩层数值模拟对比了煤层顶板岩层最小水平主应力

与煤层最小水平主应力

的差异分别为1MPa和3MPa时的裂缝穿层扩展形态，结果如图3所示。当应力差异分别为1MPa和3MPa时，裂缝均实现了穿层扩展，并且当应力差异为3MPa时，裂缝向上部延伸高度短，直接实现了穿层扩展。但是应力差异越大，裂缝的起裂压力越高。因此，应保证顶板的最小水平主应力较煤层的最小水平主应力高出1～3MPa。为保证裂缝向下部煤层中穿层扩展，需要保证煤层顶板岩层最小水平主应力较煤层最小水平主应力高出1MPa以上，本实施例中优选大于等于1～3MPa。

对于条件3的α≤60°，本实施例中还通过数值模拟研究了煤层倾角分别为30°、45°、60°和75°时裂缝的穿层扩展形态，结果如图4所示。在裂缝倾角大于60°后，裂缝穿层扩展效果变差，裂缝可能延伸煤岩界面扩展，无法为煤层气渗流提供通道。因此，煤层倾角α应≤60°。

针对地层条件，采用现有的水力压裂数值模拟软件，获得如表1所示的水平井水平段位于煤层顶面以上不同距离时的压裂缝延伸数据，从表1中可以看出：当距离从0.5m增大至3m时，裂缝均可穿透煤层，并且距离越大，裂缝高度越大，相应的裂缝半长越小。为保证后期煤层气产量，因此，优选水平井水平段与煤层顶板的垂直距离为0.5～1.0m。

距离	裂缝高度	裂缝半长	煤层内裂缝高度
				0.5	60.248	106.92	穿透煤层
1	67.849	94.385	穿透煤层
				2	80.176	76.437	穿透煤层
3	92.05	59.054	穿透煤层

表1、水平井水平段位于煤层顶面以上不同距离时的压裂缝延伸数据

步骤2、按确定的布设层位施工水平井水平段后下套管固井，在施工过程中采集水平井水平段的随钻测井数据，并在固井完成后采集固井质量声波测井数据；

步骤3、根据步骤1得到的目标矿区的勘探数据，采用产能数值模拟方法确定水平井水平段的压裂段间距、压裂段数和射孔孔眼个数，进而确定初选射孔位置；

初选射孔位置在水平井水平段内均匀分布，每个初选射孔位置对应一个井深数值。

根据前期勘探得到的地层数据，采用现有的、适用于煤层气开采的产能数值模拟软件，如CBM-SIM软件、Eclipse软件、CMG软件等构建地质模型和产能数值模拟模型，得到不同压裂段间距、裂缝条数条件下，水平井5年累计产气量图。结果如图5所示，随着裂缝条数的增加，累计产气量不断增加，但是当增加到一定程度后，累计产气量的增长幅度变缓。产气量对裂缝条数的增长率如图5(b)所示，当裂缝条数增加至13时，产气量对裂缝条数的增长率明显降低，因此，选择压裂段数为13段，对应的压裂段间距为60m。

根据确定的压裂段间距，在水平井水平段内等间隔均匀设置射孔位置，从而确定水平井水平段内的所有初选射孔位置。

如图6所示，在图6中，X轴为水平段测深，左侧为水平井趾端，右侧为水平井跟端，Y轴为水平井水平段不同位置处的归一化压裂位置优选指数，与Y轴平行的竖直线代表射孔位置，即①～

对应的竖直线分别代表13个初选射孔位置。

步骤4、根据步骤2得到的数据确定水平井水平段压裂位置优选指数，对水平井水平段压裂位置优选指数进行归一化处理，得到归一化压裂位置优选指数；

其中，压裂位置优选指数通过下式确定：

式中：

X为压裂位置优选指数；

CC为套管接箍位置参数，当射孔位置距离套管接箍距离≤1m时，赋值为0，当射孔位置距离套管接箍距离＞1m时，赋值为1；

CQ为声波变密度测井得到的固井质量评价结果，当0≤声幅相对值＜15％，赋值为1，当15％≤声幅相对值＜30％，赋值为0.8，当声幅相对值≥30％，赋值为0；

D为水平井水平段与煤层顶面的距离，单位为m；当水平井水平段在煤层顶面以上时为正值，在煤层顶面以下时为负值；

CI为煤层顶板岩层可压性指数。

上式中的煤层顶板岩层可压性指数通过以下公式确定：

式中：

v_p为地层纵波波速，单位为m/s；

v_s为地层横波波速，单位为m/s；

ρ为煤层顶板岩层密度，单位为kg/m³；

为煤层顶板岩层最小水平主应力，MPa；

S_t为煤层顶板岩层抗拉强度，单位为MPa。

其中，归一化压裂位置优选指数通过下式确定：

式中：

为归一化压裂位置优选指数；

X为压裂位置优选指数；

X_max压裂位置优选指数的最大值；

X_min压裂位置优选指数的最小值。

然后，基于归一化压裂位置优选指数对初选射孔位置进行调整，得到最终射孔位置，具体包括：

本实施例中的调整顺序为：

从水平井趾端到水平井跟端；若初选射孔位置对应的归一化压裂位置优选指数≥0.5，则将该初选射孔位置作为最终射孔位置；

若初选射孔位置对应的归一化压裂位置优选指数≥0.5，则将该初选射孔位置作为最终射孔位置；

若初选射孔位置对应的归一化压裂位置优选指数＜0.5，则以与该初选射孔位置距离最近，且对应的归一化压裂位置优选指数≥0.5的井深位置作为最终射孔位置；

需要说明的是，水平段每1米可计算得到1个归一化压裂位置优选指数的数据，部分水平井测深位置处归一化压裂位置优选指数为0，绘制得到如图6所示的归一化压裂位置优选指数随着水平井测深数据变化的阶梯图。

对于第一射孔段位置，如图6所示，初选射孔位置①处(水平井测深1510m)归一化压裂位置优选指数＝0＜0.5，放弃该初选射孔位置，将此射孔位置向水平井跟端方向移动至1479m处，该射孔位置满足归一化压裂位置优选指数≥0.5的条件，移动后确定的射孔位置如图7所示，图中，X轴为水平段测深，左侧为水平井趾端，右侧为水平井跟端，Y轴为水平井水平段不同位置处的归一化压裂位置优选指数。图中与Y轴平行的竖直线代表射孔位置。其中，图7中①即为第一压裂段的最终射孔位置。

对于第二射孔段位置，如图6所示，初选射孔位置②处(水平井测深1450m)归一化压裂位置优选指数＝0＜0.5，放弃该初选射孔位置，将此射孔位置向水平井跟端方向移动至1449m处，该射孔位置满足归一化压裂位置优选指数≥0.5的条件，移动后确定的射孔位置如图7所示，图7中②即为第二压裂段的最终射孔位置；

以此类推，完成所有13个射孔位置的调整和确定，结果如图7中①～

对应的竖直线所示。

基于压裂位置优选指数进行压裂位置的优选设计，一方面，能够避开套管接箍、避开固井质量差的井段进行射孔压裂，有利于安全施工，避免裂缝液沿套管和地层之间的环空间隙窜流；另一方面，能够优选出水平段距离煤层顶面近、顶板岩层可压性强的位置进行压裂，不仅有利于裂缝在纵向上穿层扩展沟通煤层，为煤层气进入井筒提供通道，还也有利于裂缝在横向上的延伸，提高裂缝长度，提高煤层气井产量和抽采效果。

步骤5、根据射孔孔眼个数确定最低射孔排量，然后对水平井水平段进行向煤层方向定向射孔和分段多簇压裂施工；

采用连续管底封拖动分段压裂工艺对水平井水平段进行分段多簇压裂施工，能够在不增加机械封隔的情况下，增加压裂段数，从而提高水平井煤层气产量，随着压裂段数的增加，裂缝累产逐渐增加。

现有技术主要采用常规射孔枪射孔，射孔长度3m，射孔密度10孔/m，射孔孔眼总数量为30孔，射孔孔眼直径11.5mm，射孔孔眼深度为500mm～700mm。

本发明采用连续油管喷砂射孔，射孔孔眼个数为4孔，射孔孔眼直径达20mm，地层孔道直径达100～160mm，深度达800mm以上。

采用连续油管喷砂射孔，一方面，可以确保射孔段更加集中、裂缝起裂位置也更加集中、降低近井筒附近裂缝延伸复杂度、降低裂缝近井筒延伸阻力；另一方面，射孔孔眼长度越长，对于裂缝穿层扩展更加有利，并且当水平井距离煤层较近时可直接沟通煤层，水力压裂时裂缝可直接进入煤层扩展。

如图8水力压裂数值模拟模型所示，上部为上覆岩层，中部为煤层顶板岩层，下部为煤层，图8a射孔孔眼长度短，孔眼未沟通煤层，裂缝未能实现穿层扩展，裂缝主要在煤层顶板岩层和上覆岩层中扩展，无法为煤层气渗流进入井筒提供通道。图8b射孔孔眼长度大，直接沟通下部煤层，裂缝可实现穿层扩展，并且裂缝能够在煤层内延伸一定的长度，有利于煤层气进入井筒。

所述的最低射孔排量根据下式确定：

其中，

Q_min为最低射孔排量，单位为m³/min；

N为射孔孔眼个数；

d为射孔孔眼直径，单位为m；

v为射孔喷嘴的射流临界速度，单位为m/s。

射孔结束后，注入压裂液顶替连续油管内的石英砂。

环空加砂压裂。连续油管内补液排量0.3-0.5m³/min，环空加砂压裂排量5-9m³/min，压裂液配方为清水+氯化钾+杀菌剂，按照压裂设计完成第一压裂段的施工。

上提管柱解封封隔器，回收连续油管上提封隔器至第二压裂段，依靠接箍定位器实现射孔位置的定位，下放连续油管坐封封隔器。

重复上述步骤完成第二压裂段的施工。

最终完成所有压裂段的施工作业,提出连续油管及分段压裂工具串，完成水平井的压裂施工改造。

步骤6、完成压裂施工后进行返排、通洗井作业，然后进行煤层气排水采气。

采用数值模拟方法，对比采用本方法和未采用本方法进行煤层气抽采的水平井日产气量和5年累计产气量，结果如图9所示。从图中可以看出，采用本方法后最高日产气量为13111.15m³/d，是未采用本方法的2.32倍，5年累计产气量是未采用本方法的1.52倍，产气量的提高十分显著。

效果分析：

上述数据说明，由于本发明方法基于压裂位置优选指数进行压裂位置的优选设计，能够促进裂缝纵向和横向的延伸，从而提高了单段压裂裂缝对产气量的贡献，而且本发明采用连续管底封拖动分段压裂技术对水平井进行定向射孔、分段多簇压裂，提升了压裂段数，有利于产气量的提升。此外，由于采用本发明方法在压裂后无需钻桥塞作业，可直接放喷排采，减少了排采前的等待时间，缩短了压裂液对地层的伤害时间，促进了煤层气井产气量的提高。

在以上的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。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在本技术方案中的具体含义。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (7)

1.一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、收集目标矿区的勘探数据，并根据收集到的勘探数据确定水平井水平段在煤层顶板岩层内的布设层位，及水平井水平段与煤层顶面的垂直距离；

步骤2、按确定的布设层位施工水平井水平段后下套管固井，在施工过程中采集水平井水平段的随钻测井数据，并在固井完成后采集固井质量声波测井数据；

步骤3、根据步骤1得到的目标矿区的勘探数据，采用产能数值模拟方法确定水平井水平段的压裂段间距、压裂段数和射孔孔眼个数，进而确定初选射孔位置；

步骤4、根据步骤2得到的数据确定水平井水平段压裂位置优选指数，对水平井水平段压裂位置优选指数进行归一化处理，得到归一化压裂位置优选指数；

然后，基于归一化压裂位置优选指数对步骤3确定的初选射孔位置进行调整，得到最终射孔位置，具体包括：

若初选射孔位置对应的归一化压裂位置优选指数≥0.5，则将该初选射孔位置作为最终射孔位置；

若初选射孔位置对应的归一化压裂位置优选指数＜0.5，则以与该初选射孔位置距离最近，且对应的归一化压裂位置优选指数≥0.5的井深位置作为最终射孔位置；

步骤5、根据射孔孔眼个数确定最低射孔排量，然后对水平井水平段进行向煤层方向定向射孔和分段多簇压裂施工；

步骤6、完成压裂施工后进行返排、通洗井作业，然后进行煤层气排水采气。

2.如权利要求1所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，步骤1所述的勘探数据包括煤层顶板岩层垂向应力、煤层顶板岩层抗拉强度、煤层顶板岩层最小水平主应力、煤层的最小水平主应力、煤层倾角和煤层顶板岩层密度。

3.如权利要求1所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，步骤1所述的水平井水平段在煤层顶板岩层内的布设层位应满足以下条件：

α≤60°

式中，

为煤层顶板岩层垂向应力，MPa；

为煤层顶板岩层最小水平主应力，MPa；

为煤层最小水平主应力，MPa；

α为煤层倾角，单位为°。

4.如权利要求1所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，步骤2所述的水平井水平段与煤层顶板的垂直距离为0～2m。

5.如权利要求1所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，步骤4中所述的压裂位置优选指数通过下式确定：

式中：

X为压裂位置优选指数；

CC为套管接箍位置参数，当射孔位置距离套管接箍距离≤1m时，赋值为0，当射孔位置距离套管接箍距离＞1m时，赋值为1；

CQ为声波变密度测井得到的固井质量评价结果，当0≤声幅相对值＜15％，赋值为1，当15％≤声幅相对值＜30％，赋值为0.8，当声幅相对值≥30％，赋值为0；

D为水平井水平段与煤层顶面的距离，单位为m；

CI为煤层顶板岩层可压性指数。

6.如权利要求5所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，煤层顶板岩层可压性指数通过以下公式确定：

式中：

v_p为地层纵波波速，单位为m/s；

v_s为地层横波波速，单位为m/s；

ρ为煤层顶板岩层密度，单位为kg/m³；

为煤层顶板岩层最小水平主应力，MPa；

S_t为煤层顶板岩层抗拉强度，单位为MPa。

7.如权利要求1所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，步骤5所述的最低射孔排量根据下式确定：

其中，

Q_min为最低射孔排量，单位为m³/min；

N为射孔孔眼个数；

d为射孔孔眼直径，单位为m；

v为射孔喷嘴的射流临界速度，单位为m/s。

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