CN201474608U - 煤层气增产和瓦斯防突水平井 - Google Patents

Abstract

一种煤层气增产和瓦斯防突水平井，包括水平主井段，所述水平主井段的井壁设有多个卸压产气通道，所述多个卸压产气通道伸入至煤储层中。优选的，所述各卸压产气通道为裂缝。所述各裂缝沿水平主井段的径向方向辐射分布，多个卸压产气通道沿水平主井段的长度方向依序布置。所述裂缝可呈封闭的环形空腔。另外，所述多个卸压产气通道也可为沿水平主井段设置的洞穴，各洞穴沿水平主井段依次设置。本实用新型提供的煤层气增产和瓦斯防突水平井，能增加瓦斯产量、提高瓦斯产出效率；同时也能用于煤矿防突，能明显提高卸压效率，改进安全生产状况。

Description

煤层气增产和瓦斯防突水平井

技术领域

本实用新型有关一种矿井，特别有关一种煤层气增产和瓦斯防突水平井。

背景技术

我国拥有30～50亿方煤层气(瓦斯)储量，但大多赋存于低渗透储层中。目前煤层气的开采主要是使煤层气从水平井壁自然游离渗出而获得，此种自然渗出的开采方式效率较低，不利于提高煤层气的产出效率。而在地质条件不理想的情况下，为了保证安全成井，还需要在井壁上设置保护层，设置保护层虽然增加了安全性却又影响了煤层气的游离和产出，影响到煤层气产量，安全性和产气量相矛盾制约，导致目前大多数钻井都要面对安全成井和煤层气生产量无法兼顾的两难境地，煤层气不能得到高效且充分的开发，造成资源浪费。

同时在煤矿开采巷道中，会出现煤与瓦斯突出的情况，煤与瓦斯突出会对井下工人和设备造成威胁，严重影响了矿山安全生产。目前常用的防突手段是在开采巷道中人工预先往煤储层中钻设卸压孔，以使煤层气由这些卸压孔中预先渗出以达到卸压防突的目的。但这种防突手段存在卸压效率较低的不足，有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种煤层气增产和瓦斯防突水平井，能增加瓦斯产量、提高瓦斯产出效率；同时也能用于煤矿防突，能明显提高卸压效率，改进安全生产状况。

本实用新型提供一种煤层气增产和瓦斯防突水平井，包括水平主井段，所述水平主井段的井壁设有多个卸压产气通道，所述多个卸压产气通道伸入至煤储层中。

优选的，所述各卸压产气通道为裂缝。

优选的，所述各裂缝沿水平主井段的径向方向辐射分布，多个卸压产气通道沿水平主井段的长度方向依序布置。

优选的，所述裂缝呈封闭的环形空腔。

优选的，所述各卸压产气通道沿水平主井段长度方向的宽度大于10mm，在径向方向上半径小于2000mm。

优选的，所述各裂缝呈沿水平主井段长度方向延伸的板形空腔，多个裂缝沿水平主井段的径向方向辐射分布。

优选的，所述多个卸压产气通道为沿水平主井段设置的洞穴，各洞穴沿水平主井段的长度方向依序布置。

优选的，所述各洞穴沿水平主井段的长度方向非均匀分布。

优选的，所述水平主井段位于煤储层内，或者位于煤储层顶板中，或者位于位于煤储层底板中。

优选的，所述水平主井段的井壁还设有防护层，所述多个卸压产气通道穿透所述防护层。

根据上述方案，本实用新型相对于现有结构的效果是显著的：

一方面，采用本实用新型的煤层气增产和瓦斯防突水平井，设置了多个卸压产气通道，增加了煤层气的渗出表面，提高了产出效率。而在地质条件不理想的情况下，钻井时可以不考虑防护层与煤层气游离渗出量之间的矛盾，设置必要的防护层保证成井安全，而在成井后再由水平主井段的最远端向近端，依次形成各个卸压产气通道，由于各个卸压产气通道穿过了防护层而伸入煤储层中，因此会与煤储层中的煤层气相连通，大大增加了煤层气的渗出表面，煤层气可通过这些卸压产气通道游离渗出至水平主井段中，大大增加了煤层气的产量和产出效率，因此通过正常的防护层保证安全成井，再通过卸压产气通道来促进煤层气游离和渗出来增加产量，较有效地解决了煤层气井的安全性和产气量相矛盾制约的问题。

另一方面，在煤矿中，可以预先于煤储层内或煤储层的顶板或底板中，采用钻探工具从地面钻设本实用新型的煤层气增产和瓦斯防突水平井，使瓦斯预先渗出，能有效治理煤与瓦斯突出的安全问题，而众多的卸压产气通道，增加了瓦斯的渗出表面，有效地提高卸压效率，改进了安全生产状况。

附图说明

图1为本实用新型实施方式1的一个实施例的示意图。

图2为图1的B-B向剖视图。

图3为本实用新型实施方式1的第二个实施例的示意图。

图4为本实用新型实施方式1的第三个实施例的示意图。

图5为图4的D-D向剖视图。

图6为本实用新型实施方式1的第四个实施例的示意图。

图7为本实用新型实施方式1的第五个实施例的示意图。

图8为本实用新型实施方式2的一个实施例的示意图。

图9为本实用新型实施方式3的一个实施例的示意图。

图10为本实用新型实施方式4的一个实施例的示意图。

具体实施方式

实施方式1

如图1、2所示，本实用新型提供一种煤层气增产和瓦斯防突水平井1，用于主产煤层气，在该实施方式中所应用的水平井是单分支水平井，包括直井段11、造斜段12和水平主井段13，水平主井段13位于煤储层A中，水平主井段13的井壁设有多个卸压产气通道2，各卸压产气通道2伸入至煤储层A中。本实用新型在水平主井段13上设置多个卸压产气通道2，能增加煤层气的渗出表面，提高了产出效率。在地质条件不理想的情况下，还可在水平主井段13的井壁设有防护层(图中未示出)，而各卸压产气通道2则穿透防护层，有关防护层的内容属于现有技术，不再详述。

在本实用新型中，一种优选的卸压产气通道2为裂缝，可由高压水枪来形成，各裂缝沿水平主井段13的径向方向辐射分布，在一个实施例中各裂缝呈封闭的环形空腔，全部卸压产气通道2沿水平主井段13的长度方向依序布置，各卸压产气通道2沿水平主井段13长度方向的宽度W大于10mm，在径向方向上半径R小于2000mm，全部卸压产气通道2可呈图1所示的均匀分布。

如图3所示，在第二个实施例中，全部卸压产气通道2沿水平主井段13的长度方向并不是均匀分布的，而是依据煤储层A的具体情况而形成。

如图4、5所示，在第三个实施例中，每一个卸压产气通道2的裂缝也可呈沿水平主井段13长度方向延伸的薄的板形空腔，多个裂缝则沿水平主井段13的径向方向辐射分布，各卸压产气通道2在径向方向上半径R小于2000mm，板形空腔的厚度H(相当于前述实施例中的宽度W)优选大于10mm。图5中包括四个卸压产气通道2，当然可以设置其它数量的卸压产气通道2。如图5所示，在煤储层A地质构造和钻具设备满足条件的情况下，每一个呈板形空腔的裂缝可沿水平主井段13的长度方向连续延伸，当然各板形空腔也可以沿水平主井段间断分布。在水平主井段13上的这些裂缝可以依据地质条件任意分布，各裂缝之间如能相互连通将会进一步增加产气量和卸压能力。

如图6所示，在第四个实施例中，多个卸压产气通道2也可以是沿水平主井段13设置的洞穴，各洞穴沿水平主井段13依序布置，在此方案中可以采用常规的钻具和常规钻探方式形成洞穴。如图6所示，各洞穴均匀分布，图7中的第五个实施例中，各洞穴非均匀分布。各洞穴可采用常规尺寸，或参考前述实施例设定，但都要伸入至煤储层A中。

在本实用新型中，卸压产气通道不局限是裂缝、洞穴等，例如钻孔也可以，只要能够造成煤储层的煤层气与水平主井段的连通即可，任何连通形式均可采用。另外，本实用新型中对于每一口煤层气增产和瓦斯防突水平井，所设置的卸压产气通道2并不局限于一种形式，例如封闭环形的裂缝和板形裂缝可以任意组合。而裂缝和洞穴形式的卸压产气通道2也可以相互组合。钻孔式的卸压产气通道2也可以与裂缝式的、洞穴式的卸压产气通道2相组合。

本实用新型的煤层气增产和瓦斯防突水平井的钻探步骤如下：首先确定煤储层A在地下的位置，然后在地面通过钻机钻一口煤层水平井，水平井仍同以往包括直井段、造斜段和水平主井段，水平主井段的井眼轨迹要分布在煤储层中，水平主井段的井眼直径在90～230mm之间，在地质条件不理想的情况下，在成井过程中正常设置防护层，不必顾虑到产气量的问题，如果矿井应用于煤层气增产目的，建议防护层相对较厚，以增加井眼寿命，如果用于煤矿防突目的，防护层可以相对较薄，能保证安全成井即可，也利于在后续煤矿掘尽生产之前实现坍塌。之后根据所欲成型的卸压产气通道的类型，下入相应的设备(裂缝用高压水枪形成，洞穴采用扩眼工具)至井底(水平主井段的最远端)，之后在煤储层A中采用倒退式的扩眼作业，每施工一次，在水平主井段13上形成一个比较规则的裂缝或洞穴，之后设备退后一定距离，重新开始进行下一个卸压产气通道的成型，依次类推，直至完成全部卸压产气通道的钻设，使这些卸压产气通道在水平主井段上以一定距离分布。

对于以煤层气生产为主要目的的井，既可先形成水平主井段再造穴；也可以在水平主井段的近端或远端设置一口直井，在煤储层中先造多个洞穴，再使水平主井段穿过各个洞穴并与之连通，效果是相同的。

实施方式2

如图8所示，该实施方式与实施方式1的结构、原理和效果基本相同，不再重述。不同之处是：所应用的水平井没有局限于前面提到的单分支水平井，在此实施方式中是多分支水平井，即在水平主井段13上设有多个分支井眼14，在各个分支井眼14上也可分别设置多个卸压产气通道2，图8中所绘的卸压产气通道2是裂缝形式的，用线条表示。卸压产气通道2的设置方式与在水平主井段13上设置的方式完全相同，不再详述。

在本实用新型中，裂缝沿水平主井段13径向设置，并不局于是指与水平主井段13的轴线方向垂直，例如水平主井段13上的卸压产气通道2’与水平主井段13的夹角就不是90度，效果是相同的，不作限制。

此种煤层气增产和瓦斯防突水平井的钻探步骤是：参考实施方式1，钻设水平主井段13，之后通过在水平主井段13上以侧钻的方式形成多个分支井眼14，在水平主井段13和分支井眼14上形成多个卸压产气通道2。也可以在水平主井段13上形成一个卸压产气通道2，再在附近形成一个分支井眼14，然后在该分支井眼14上设置多个卸压产气通道2，然后再于水平主井段13上形成另一个卸压产气通道2，这样可以避免设备在水平主井段13内反复进出，影响井眼寿命。

实施方式3

如图9所示，该实施方式与实施方式1的结构、原理和效果基本相同，不再重述。不同之处是：所应用的水平井是包括了相连通的水平主井段13和水平副井段15共两个水平主井段的双水平井，在水平主井段13和水平副井段15上分别设置多个分支井眼14，在水平主井段13、水平副井段15上及二者设置的多个分支井眼14上分别依前述方案设置多个卸压产气通道2，这样能最大限度的使煤储层A内的煤层气互相连通聚集，有效地增加煤层气产量，也有效地卸载煤矿中煤层气的压力起到防突作用。

图9中所绘的卸压产气通道2是裂缝形式的，用线条表示。卸压产气通道2的设置方式与在前述水平主井段13上设置卸压产气通道2的方式完全相同，不再详述。

此种煤层气增产和瓦斯防突水平井的钻探步骤参考实施方式2，没有特别之处，相对于现有技术当中的各种水平井，本实用新型仅是多设置了卸压产气通道2，可根据具体的钻探工作任意安排卸压产气通道2的成型时机。

实施方式4

如图10所示，该实施方式与实施方式1、2、3的原理和效果基本相同，不再重述。不同之处是：该实施方式的煤层气增产和瓦斯防突水平井1，用于防止煤与瓦斯突出，提高卸压效率。在此，卸压产气通道2与前述实施方式完全相同，不同之处是水平主井段13除了可以位于煤储层A中，还可以位于煤储层顶板A1中，当然也可以位于煤储层底板A2中(未提供附图)，但都需保证各卸压产气通道2要伸入至煤储层A中，以与煤储层A中的瓦斯相连通，增加瓦斯渗出通道面积，提高卸压效率。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，当然不能以此限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型的内容所作的等同变化与修饰，即任何他人在水平井段上设置裂缝状、洞穴状等任何形状的卸压产气通道，以用于提高煤层气游离渗出效率，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤层气增产和瓦斯防突水平井，包括水平主井段，其特征是：所述水平主井段的井壁设有多个卸压产气通道，所述多个卸压产气通道伸入至煤储层中。

2.根据权利要求1所述的煤层气增产和瓦斯防突水平井，其特征是：所述各卸压产气通道为裂缝。

3.根据权利要求2所述的煤层气增产和瓦斯防突水平井，其特征是：所述各裂缝沿水平主井段的径向方向辐射分布，多个卸压产气通道沿水平主井段的长度方向依序布置。

4.根据权利要求3所述的煤层气增产和瓦斯防突水平井，其特征是：所述裂缝呈封闭的环形空腔。

5.根据权利要求4所述的煤层气增产和瓦斯防突水平井，其特征是：所述各卸压产气通道沿水平主井段长度方向的宽度大于10mm，在径向方向上半径小于2000mm。

6.根据权利要求2所述的煤层气增产和瓦斯防突水平井，其特征是：所述各裂缝呈沿水平主井段长度方向延伸的板形空腔，多个裂缝沿水平主井段的径向方向辐射分布。

7.根据权利要求1所述的煤层气增产和瓦斯防突水平井，其特征是：所述多个卸压产气通道为沿水平主井段设置的洞穴，各洞穴沿水平主井段的长度方向依序布置。

8.根据权利要求7所述的煤层气增产和瓦斯防突水平井，其特征是：所述各洞穴沿水平主井段的长度方向非均匀分布。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的煤层气增产和瓦斯防突水平井，其特征是：所述水平主井段位于煤储层内，或者位于煤储层的顶板中，或者位于位于煤储层的底板中。

10.根据权利要求1～8中任意一项所述的煤层气增产和瓦斯防突水平井，其特征是：所述水平主井段的井壁还设有防护层，所述多个卸压产气通道穿透所述防护层。

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