CN117514115B - 基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置及方法，涉及煤层气开发技术领域包括：套管，其内设置有转杆；悬挂器，设置在所述套管内，且所述转杆同所述悬挂器一端连接；筛分组件，同所述悬挂器另一端连接；冲杆，活动插入所述筛分组件内部，且所述冲杆延伸进入所述筛分组件的一端设置有喷头；引鞋，设置在所述筛分组件前进端，且所述引鞋同所述筛分组件之间设置有密封筒。
Description
技术领域
本申请涉及煤层气开发技术领域，具体涉及基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置及方法。
背景技术
近年来我国煤层气开发形成以水平井为主、直井为辅的模式，影响水平井产能的主要因素主要表现在两个方面，一是高阶构造煤储层发育，成井过程中缝网堵塞现象严重，煤储层渗透率低；二是部分老井排采过程中产生大量煤粉等堵塞井筒，修井周期长对井产生致命伤害，导致老井长期处于低效状态。
高阶煤层由于埋藏深、赋存压力大、裂隙发育较差，更容易受到钻井污染造成煤储层渗透率下降，同时钻井液和压裂液液相或者滤液与储层岩性、储层流体不配伍也会对煤储层造成伤害，大大影响煤层气井产量。
煤层气开发需要通过排水、降压、解吸、扩散、渗流的过程，煤层气产出的核心是降压解吸，改变煤层的温度和压力，使得吸附在煤层中的煤层平衡状态发生改变，储层压力下降到解吸压力时，煤层气开始解吸，但是高阶煤层水平井在实际排采过程中会产生大量煤粉并吐大量压裂砂，堵塞抽采通道，造成难以恢复的储层伤害；同时井底静液柱压力差、基质与微裂隙的煤粉或煤泥及粘稠液体的填充堵塞，煤岩基质表面颗粒的流体胶联，等都会导致地层流体阻力增大，抑制排水产气。
因此有必要提供基于高阶煤煤层气压裂水平井的完井装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置及方法，包括：
套管，其内设置有转杆；
悬挂器，设置在所述套管内，且所述转杆同所述悬挂器一端连接；
筛分组件，同所述悬挂器另一端连接；
冲杆，活动插入所述筛分组件内部，且所述冲杆延伸进入所述筛分组件的一端设置有喷头；
引鞋，设置在所述筛分组件前进端，且所述引鞋同所述筛分组件之间设置有密封筒。
进一步，作为优选，所述悬挂器同筛分组件和冲杆进行内外双层连接。
进一步，作为优选，所述筛分组件包括筛管、托架和过滤组件，其中所述筛管相互连接布置为多个，且所述筛管圆周表面均布开设有多个槽口，所述托架固定设置在所述槽口位置处，且所述过滤组件布置为多个，均布设置在所述托架上。
进一步，作为优选，所述槽口贯通所述筛管内部与外部。
进一步，作为优选，所述托架上开设有安置所述过滤组件的凹槽，且相邻的所述过滤组件之间留有间隙槽。
进一步，作为优选，所述过滤组件包括：
垫板，固定设置在所述托架上，且所述垫板中间位置开设有通孔；
卡接柱，插入所述通孔内，且所述卡接柱同所述托架卡接；
底板，安置在所述通孔内，且所述底板上方设置有顶板，且在所述底板下方设置有多个连通塞；
分流架，固定在所述顶板上方，且所述分流架上圆周均布设置有多个筛网。
进一步，作为优选，在所述通孔内还设置有同所述卡接柱套接的支架，所述支架下端面贴合所述托架表面，所述支架上端面设置有不同直径不同高度的环形套，分别用于支撑所述底板和顶板，且所述底板和顶板之间设置有多个肋板。
进一步，作为优选，所述底板、顶板和支架共同形成容腔，所述连通塞贯穿所述底板和支架连通所述容腔和筛管内部，所述容腔通过筛网同外部连通。
进一步，作为优选，所述顶板上表面呈弧形凸起，且所述分流架延伸设置有多个分流肋条。
本申请还提出基于高煤阶煤层气压裂水平井的排采方法，包括：
Ⅰ、组合筛分组件、冲杆和悬挂器，跟随转杆共同下钻到设计位置；
Ⅱ、当筛分组件下至设计深度时，投球进行第一次打压，实现卡瓦坐封，筛分组件悬挂并固定于套管内壁；
Ⅲ、之后进行第二次打压，实现钻具与筛分组件本体的分离；
Ⅳ、完成丢手后，筛分组件内部配合冲杆及喷头水力喷射洗井，之后取出冲杆和喷头；
Ⅴ、筛分组件内部冲洗和井眼冲洗，以清除井底残余泥浆、沉渣、煤粉、泥浆，剥离井壁泥饼、煤泥、岩屑便于之后高效注入破胶剂，同时多重清洗提高渗透性；
Ⅵ、对于老旧井改造，为了重新建立畅通的井筒，在煤层气多分支水平井主井眼下入筛分组件重复完井，即重新钻通其中一个主井眼，在主井眼下入筛分组件与冲杆，最后完成破胶，洗井解除井眼堵塞，并消除完井液对储层的伤害达到增产的目的。
与现有技术相比，本申请提供基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置及方法，具有以下有益效果：
1.本申请中在冲洗过程中冲洗液通过连通塞输送进入容腔中，之后冲洗液经过筛网四散冲洗将泥沙冲离抽采通道，而且分流架直接支撑接触煤层，筛网并不直接承载煤层压力，可有效避免抽采通道端口直接朝向煤层，避免煤渣泥沙直接带压堵塞筛网，不论冲洗还是抽采都更为顺畅，有效延长修井周期，降低开发成本，为持续稳产提供保障；
2.本申请中所述顶板上表面呈弧形凸起，具体的在冲洗和抽采过程中，可有效使得煤渣泥沙自行远离筛网沉降流动，避免在筛网处聚集堆积造成堵塞。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置的整体结构示意图；
图2为基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置的筛管结构示意图；
图3为基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置的筛分组件结构示意图；
图4为基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置的过滤组件结构示意图；
图5为基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置的过滤组件内部结构示意图；
图中：1、套管；2、悬挂器；3、筛分组件；31、筛管；311、槽口；32、托架；33、过滤组件；331、垫板；332、卡接柱；333、底板；334、顶板；335、容腔；336、分流架；337、筛网；338、连通塞；339、支架；34、间隙槽；4、冲杆；5、喷头；6、密封筒；7、引鞋。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的具体实施方式进行详细说明。
实施例一：
本申请中针对高煤阶煤层气开采具体采用筛分管完井的方式，其中钻孔压裂等施工装置和流程为现有技术本申请不进行赘述，仅针对涉及筛分管部分结构和相应内容进行说明，以表现对于水平井生产过程中低产原因之一的煤粉堵塞问题的改进方案。
请参阅图1-5，本申请实施例中，基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置及方法，包括：
套管1，其内设置有转杆；
悬挂器2，设置在所述套管1内，且所述转杆同所述悬挂器2一端连接；
筛分组件3，同所述悬挂器2另一端连接；
冲杆4，活动插入所述筛分组件3内部，且所述冲杆4延伸进入所述筛分组件3的一端设置有喷头5，具体的冲杆4外接输送泵；
引鞋7，设置在所述筛分组件3前进端，且所述引鞋7同所述筛分组件3之间设置有密封筒6，具体的引鞋7引导套管1下入，对井眼进行修整提高套管1通过性。
作为较佳的实施例，所述悬挂器2同筛分组件3和冲杆4进行内外双层连接。
需要解释的是，煤层气水平井完钻后，井壁地应力状态发生极度变化，煤层裸眼井壁极不稳定，井壁坍塌严重，排采过程又会加剧井壁坍塌，堵塞水平井井筒的流通通道，导致产量减产甚至停产，筛分组件3可有效对井壁提供支撑，同时可借助冲杆4和喷头5对井进行通洗有效防砂，保证内壁光滑，流体阻力小，可长期有效保持较大的过流面积，排采过程中实现排水采气稳定进行。
在老井改造中，筛分组件3可实现管串重入通洗井，保障持续稳产。
实施例二：
以下针对筛分组件3的具体结构和相应的实施方式等内容进行说明。
本实施例中，如图2-3，所述筛分组件3包括筛管31、托架32和过滤组件33，其中所述筛管31相互连接布置为多个，具体的筛管31可采用钢材保证其抗压抗拉能力，便于下入以及对井壁进行支撑，且所述筛管31圆周表面均布开设有多个槽口311，所述托架32固定设置在所述槽口311位置处，且所述过滤组件33布置为多个，均布设置在所述托架32上。
作为较佳的实施例，所述槽口311贯通所述筛管31内部与外部。
作为较佳的实施例，所述托架32上开设有安置所述过滤组件33的凹槽，且相邻的所述过滤组件33之间留有间隙槽34。
需要解释的是，筛管31内外连通经过过滤组件33进行干预，以阻隔泥沙煤粉。
实施例三：
以下针对过滤组件33的具体结构和相应的实施方式等内容进行说明。
本实施例中，如图4-5，所述过滤组件33包括：
垫板331，固定设置在所述托架32上，且所述垫板331中间位置开设有通孔；
卡接柱332，插入所述通孔内，且所述卡接柱332同所述托架32卡接；
底板333，安置在所述通孔内，且所述底板333上方设置有顶板334，且在所述底板333下方设置有多个连通塞338；
分流架336，固定在所述顶板334上方，且所述分流架336上圆周均布设置有多个筛网337。
需要解释的是，根据煤层岩石力学特性分析，在煤层气煤粉产出及运移原理研究基础上，对不同阶段煤粉颗粒进行分选，优化设计筛网337尺寸。
作为较佳的实施例，在所述通孔内还设置有同所述卡接柱332套接的支架339，所述支架339下端面贴合所述托架32表面，所述支架339上端面设置有不同直径不同高度的环形套，分别用于支撑所述底板333和顶板334，且所述底板333和顶板334之间设置有多个肋板，具体的肋板支撑底板333和顶板334保持间距。
作为较佳的实施例，所述底板333、顶板334和支架339共同形成容腔335，所述连通塞338贯穿所述底板333和支架339连通所述容腔335和筛管31内部，所述容腔335通过筛网337同外部连通。
需要解释的是，在冲洗过程中冲洗液通过连通塞338输送进入容腔335中，之后冲洗液经过筛网337四散冲洗将泥沙冲离抽采通道，而且分流架336直接支撑接触煤层，筛网337并不直接承载煤层压力，可有效避免抽采通道端口直接朝向煤层，避免煤渣泥沙直接带压堵塞筛网337，不论冲洗还是抽采都更为顺畅，有效延长修井周期，降低开发成本，为持续稳产提供保障。
作为较佳的实施例，所述顶板334上表面呈弧形凸起，具体的在冲洗和抽采过程中，可有效使得煤渣泥沙自行远离筛网337沉降流动，避免在筛网337处聚集堆积造成堵塞，且所述分流架336延伸设置有多个分流肋条。
本实施例中，基于高煤阶煤层气压裂水平井的排采方法包括：
Ⅰ、组合筛分组件3、冲杆4和悬挂器2，跟随转杆共同下钻到设计位置；
Ⅱ、当筛分组件3下至设计深度时，投球进行第一次打压，实现卡瓦坐封，筛分组件3悬挂并固定于套管1内壁；
Ⅲ、之后进行第二次打压，实现钻具与筛分组件3本体的分离；
Ⅳ、完成丢手后，筛分组件3内部配合冲杆4及喷头5水力喷射洗井，之后取出冲杆4和喷头5；
Ⅴ、筛分组件3内部冲洗和井眼冲洗，以清除井底残余泥浆、沉渣、煤粉、泥浆，剥离井壁泥饼、煤泥、岩屑便于之后高效注入破胶剂，同时多重清洗提高渗透性；
Ⅵ、对于老旧井改造，为了重新建立畅通的井筒，在煤层气多分支水平井主井眼下入筛分组件3重复完井，即重新钻通其中一个主井眼，在主井眼下入筛分组件3与冲杆4，最后完成破胶，洗井解除井眼堵塞，并消除完井液对储层的伤害达到增产的目的。
以上所述的，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其申请构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置，其特征在于：包括：
套管(1)，其内设置有转杆；
悬挂器(2)，设置在所述套管(1)内，且所述转杆同所述悬挂器(2)一端连接；
筛分组件(3)，同所述悬挂器(2)另一端连接；
所述筛分组件(3)包括筛管(31)、托架(32)和过滤组件(33)，其中所述筛管(31)相互连接布置为多个，且所述筛管(31)圆周表面均布开设有多个槽口(311)，所述托架(32)固定设置在所述槽口(311)位置处，且所述过滤组件(33)布置为多个，均布设置在所述托架(32)上；
所述过滤组件(33)包括：
垫板(331)，固定设置在所述托架(32)上，且所述垫板(331)中间位置开设有通孔；
卡接柱(332)，插入所述通孔内，且所述卡接柱(332)同所述托架(32)卡接；
底板(333)，安置在所述通孔内，且所述底板(333)上方设置有顶板(334)，且在所述底板(333)下方设置有多个连通塞(338)；
分流架(336)，固定在所述顶板(334)上方，且所述分流架(336)上圆周均布设置有多个筛网(337)；
冲杆(4)，活动插入所述筛分组件(3)内部，且所述冲杆(4)延伸进入所述筛分组件(3)的一端设置有喷头(5)；
引鞋(7)，设置在所述筛分组件(3)前进端，且所述引鞋(7)同所述筛分组件(3)之间设置有密封筒(6)。
2.根据权利要求1所述的基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置，其特征在于：所述悬挂器(2)同筛分组件(3)和冲杆(4)进行内外双层连接。
3.根据权利要求1所述的基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置，其特征在于：所述槽口(311)贯通所述筛管(31)内部与外部。
4.根据权利要求3所述的基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置，其特征在于：所述托架(32)上开设有安置所述过滤组件(33)的凹槽，且相邻的所述过滤组件(33)之间留有间隙槽(34)。
5.根据权利要求4所述的基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置，其特征在于：在所述通孔内还设置有同所述卡接柱(332)套接的支架(339)，所述支架(339)下端面贴合所述托架(32)表面，所述支架(339)上端面设置有不同直径不同高度的环形套，分别用于支撑所述底板(333)和顶板(334)，且所述底板(333)和顶板(334)之间设置有多个肋板。
6.根据权利要求5所述的基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置，其特征在于：所述底板(333)、顶板(334)和支架(339)共同形成容腔(335)，所述连通塞(338)贯穿所述底板(333)和支架(339)连通所述容腔(335)和筛管(31)内部，所述容腔(335)通过筛网(337)同外部连通。
7.根据权利要求6所述的基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置，其特征在于：所述顶板(334)上表面呈弧形凸起，且所述分流架(336)延伸设置有多个分流肋条。
8.基于高煤阶煤层气压裂水平井的排采方法，其采用如权利要求1-7中任意一项所述的基于高煤阶煤层气压裂水平井的完井装置，其特征在于：包括如下步骤：
Ⅰ、组合筛分组件(3)、冲杆(4)和悬挂器(2)，跟随转杆共同下钻到设计位置；
Ⅱ、当筛分组件(3)下至设计深度时，投球进行第一次打压，实现卡瓦坐封，筛分组件(3)悬挂并固定于套管(1)内壁；
Ⅲ、之后进行第二次打压，实现钻具与筛分组件(3)本体的分离；
Ⅳ、完成丢手后，筛分组件(3)内部配合冲杆(4)及喷头(5)水力喷射洗井，之后取出冲杆(4)和喷头(5)；
Ⅴ、筛分组件(3)内部冲洗和井眼冲洗，以清除井底残余泥浆、沉渣、煤粉、泥浆，剥离井壁泥饼、煤泥、岩屑便于之后高效注入破胶剂，同时多重清洗提高渗透性；
Ⅵ、对于老旧井改造，为了重新建立畅通的井筒，在煤层气多分支水平井主井眼下入筛分组件(3)重复完井，即重新钻通其中一个主井眼，在主井眼下入筛分组件(3)与冲杆(4)，最后完成破胶，洗井解除井眼堵塞，并消除完井液对储层的伤害达到增产的目的。
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