CN117266744A - 一种水平井煤层气采集工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平井煤层气采集工艺，包括步骤：完成煤层水平井或直井模式的主井眼钻进，主井眼段固井至预计实施分支井眼钻进的井段上部；往主井眼下入带有转向器的侧向钻进工具；侧向钻进工具安装有具备机械扩眼和水力喷射功能的破岩装置，进行分支井眼的扩眼钻进；扩眼钻进时实现煤和煤层气的同时开采；分支井扩眼钻进完毕，回拖管柱的同时沿分支井眼实施水力射孔；启动转向器，调整角度，进行下一个分支井眼钻进，重复进行扩眼钻进以及回拖管柱水力喷射射孔；当完成周向多个分支井眼钻进后，将带有转向器的侧向钻进工具移动至另一井深位置，再次实施多个分支井作业；最后对煤层实施水力压裂。本发明通过主井眼配具有多条一定深度孔眼的多个分支井眼的模式，结合水力压裂，从而实现更大区域内煤层气的高效开采，大大提高了煤层气的产量，极大促进了我国能源技术的发展。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气开发技术领域，尤其涉及深层煤层气技术。
背景技术
我国煤矿的煤层气分布非常复杂，煤层气开采需要进行大量的勘探、钻探和试采等工作，所需时间较长，我国煤层气开发常用的方法在实际应用中存在气体释放效率低、采集效果不稳定等问题，同时煤层气采集技术还存在气体抽采效率低、抽采范围有限等问题，因此，亟需一种方法克服上述问题，形成工程周期短、采集效率高以及采集范围广的煤层气开发工艺。
发明内容
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种水平井煤层气采集工艺，水平井主井眼配多个扩眼钻进的分支井眼，分支井眼扩眼钻进后再喷射射孔，在多个分支井眼预设有上千条喷射孔眼，且留有压裂液，然后对整个大区域实施高强度压裂，从而采集煤层气，
本发明具体公开了以下技术方案：
一种水平井煤层气采集工艺，包括步骤：
完成煤层水平井或直井模式的主井眼钻进，主井眼段固井至预计实施分支井眼钻进的井段上部；
往主井眼下入带有转向器的侧向钻进工具，进行分支井眼的扩眼钻进，扩眼钻进时实现煤和煤层气的同时开采；
分支井扩眼钻进完毕，回拖管柱的同时沿分支井眼实施水力射孔；
启动转向器，调整角度，进行下一个分支井眼钻进，重复进行扩眼钻进以及回拖水力喷射射孔；
对煤层实施水力压裂；
在一些较优的实施例中，所述的带有转向器的侧向钻进工具，侧向钻进工具安装有具备机械扩眼和水力喷射功能的破岩装置，在机械钻头旋转钻进同时有水射流喷射。
在一些较优的实施例中，所述的扩眼钻进时实现煤和煤层气的同时开采，煤为煤层被破碎后形成的煤屑随循环钻井液被采集，煤层气为煤层中的气体以及井筒周围少量的气体。
在一些较优的实施例中，所述的钻进扩眼时采煤和采气是煤层被破碎后形成的煤屑随循环钻井液而出井，以及煤层中含的气和井筒周围的少许气体。
所述的回拖管柱的同时沿分支井眼实施水力射孔，打开钻进工具上的喷射滑套，
从下往上拖动管柱，每隔一段距离进行喷射，形成多排射孔，为后期的压裂做准备。
所述的启动转向器，当完成周向多个分支井眼钻进后，将带有转向器的侧向钻进工具移动至另一井深位置，再次实施多个分支井作业。
在一些较优的实施例中，所述的分支井眼数量为30-100个。
在一些较优的实施例中，所述的水力压裂，不管地层压力的差别，进行高强度的压裂。
在一些较优的实施例中，所述的水力喷射的液体是压裂用的滑溜水。
在一些较优的实施例中，所述的循环钻井液为具有携砂能力的压裂用滑溜水。
有益效果
本发明提供了一种水平井煤层气采集工艺，通过主井眼配具有多条一定深度孔眼的多个分支井眼的模式，结合水力压裂，从而实现更大区域内煤层气的高效开采，大大提高了煤层气的产量，极大促进了我国能源技术的发展。
附图说明
图1为本发明一种较优实施例中的一种水平井煤层气采集工艺流程示意图
图2为水平井煤层气采集工艺井下结构示意图
图3为本发明另一种较优实施例中的一种水平井煤层气采集工艺流程示意图
图4为机械喷射钻头扩眼钻进的状态
图5为机械喷射钻头喷射射孔的状态
具体实施方式
为了使本发明的工艺流程与优点更加清晰，下面结合附图对本发明作进一步阐述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1所示，本实施实例提供了一种水平井煤层气采集工艺，具体包括步骤：
A、水平井主井眼钻进，套管通过井眼运送到水平段的目标位置，开始进行固井作业；其中，常规的钻井设备对主井眼钻进以及下套管作业，并进行固井操作，钻井设备包括：(1)钻井平台：水平井的钻井平台通常由机械式平台和液压式平台两种类型组成。机械式平台通常更适用于较小规模的水平井，而液压式平台则更适用于需要更大工作半径的水平井。(2)钻杆与钻头：钻杆有钻井杆和定向杆，钻井杆将旋转动力传递给钻头；定向杆是用于实现水平井定向控制的一种特殊钻杆，其中装有测斜仪和定向翼板。通过调整定向杆的角度和方向，可以实现水平井的弯曲和定向控制。钻头通过旋转和推进的方式，将钻杆传递的转矩和冲击力传递给岩层，钻头的切削齿和切削结构能够有效地碎石和切削岩层，将岩石层打碎成小颗粒，钻头底部设有喷洒泥浆的装置，以降低摩擦和冷却钻头，同时将钻屑带上地面。(3)钻井液系统：钻井液系统由钻井液循环系统和钻井液处理系统组成。钻井液循环系统用于维持钻井过程中的压力平衡和冷却钻头，而钻井液处理系统则用于处理回收的钻井液，以便重复使用。(4)安全设备：如防喷器和防爆设备，以确保人员和设备的安全。
进一步的是，钻井设备中的钻井液使用的是具有携砂作用的压裂用的滑溜水，具有携砂作用的目的是在煤层中的钻进后的煤屑能够有效回收。使用压裂用的滑溜水是为后续的压裂作业做准备。
B、往主井眼下转向器，转向器上安装有具备机械扩眼和水力喷射功能的破岩装置，进行分支井眼的扩眼钻进；扩眼钻进时实现煤和煤层气的同时开采；
所述的分支井眼，其延伸方向与主井眼所称角度，依据地层条件决定，在一些较优的实施例中，分支井眼延伸方向与主井眼所成角度范围为0°-90°。
所述的分支井眼扩眼钻进，在一些较优实施例中，分支井眼直径为1.5米。
所述的机械喷射双扩眼钻头钻进，在机械钻头破岩之后，再用水射孔进一步射孔扩眼，在机械钻头旋转钻进同时有水射流喷射，如图4所示，此钻头结构在此处作说明作用，其具体结构不做进一步限制，包括机械钻头结构以及水射孔位置。
所述的采煤和采气，机械-喷射双扩眼钻头钻进煤层，每层破碎后的煤屑随钻井液循坏到达地面，同时煤层破碎后，其内部的煤层气同样被收集起来。
C、分支井扩眼钻进完毕，回拖管柱的同时沿分支井眼实施水力射孔；
所述的水力喷射射孔，使用的液体为压裂用的滑溜水，此时喷出的液体在后续压裂作业起作用，
所述的分支井眼内水力喷射射孔，如图5所示，打开喷射滑套，从下往上拖动管柱，每隔一段距离对分支井眼进行喷射，形成多排射孔。
所述的分支井眼内水力喷射射孔，在一些较优的实施例中，水射流喷射的距离为0.5m-5m。
所述的喷射滑套打开方式，如上提、下推等，本发明对喷射滑套结构不作进一步限定。
D、启动转向器，调整角度，进行下一个分支井眼钻进，重复进行扩眼钻进以及回拖水力喷射射孔；
所述的转向器调整钻进角度，依据水平井实际情况而定，使具备机械扩眼和水力喷射功能的破岩装置改变钻进方向，在同一圆周上钻出多个分支井眼，数量为3-4个。
进一步的是，在同一圆周钻进工作完成后，管柱往前移动，在下一圆周继续钻分支井眼。在一些较优的实施例中，分支井眼的数量为30-100个。
E、对煤层实施水力压裂。
所述的水力压裂，不管地层压力多大，不管地层应力是否均匀分布，进行统一压裂。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种水平井煤层气采集工艺，其特征在于，包括步骤：
完成煤层水平井或直井模式的主井眼钻进，主井眼段固井至预计实施分支井眼钻进的井段上部；
往主井眼下入带有转向器的侧向钻进工具，进行分支井眼的扩眼钻进，扩眼钻进时实现煤和煤层气的同时开采；
分支井扩眼钻进完毕，回拖管柱的同时沿分支井眼实施水力射孔；
启动转向器，调整角度，进行下一个分支井眼钻进，重复进行扩眼钻进以及回拖水力喷射射孔；
对煤层实施水力压裂。
2.权利要求1所述的一种水平井煤层气采集工艺，其特征在于，所述的带有转向器的侧向钻进工具，侧向钻进工具安装有具备机械扩眼和水力喷射功能的破岩装置，在机械钻头旋转钻进同时有水射流喷射。
3.权利要求1所述的一种水平井煤层气采集工艺，其特征在于，所述的扩眼钻进时实现煤和煤层气的同时开采，煤为煤层被破碎后形成的煤屑随循环钻井液被采集，煤层气为煤层中的气体以及井筒周围少量的气体。
4.权利要求1所述的一种水平井煤层气采集工艺，其特征在于，所述的回拖管柱的同时沿分支井眼实施水力射孔，打开钻进工具上的喷射滑套，从下往上拖动管柱，每隔一段距离进行喷射，形成多排射孔，为后期的压裂做准备。
5.权利要求1所述的一种水平井煤层气采集工艺，其特征在于，所述的启动转向器，当完成周向多个分支井眼钻进后，将带有转向器的侧向钻进工具移动至另一井深位置，再次实施多个分支井作业。
6.权利要求1所述的一种水平井煤层气采集工艺，其特征在于，所述的分支井眼数量为30-100个。
7.权利要求1所述的一种水平井煤层气采集工艺，其特征在于，所述的水力压裂，是不管地层压力的差别，进行高强度的压裂。
8.权利要求1所述的一种水平井煤层气采集工艺，其特征在于，所述的水力喷射的液体是压裂用的滑溜水。
9.权利要求3所述的一种水平井煤层气采集工艺，其特征在于，所述的循环钻井液为具有携砂能力的压裂用滑溜水。
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