專利名稱：一種對接井水力沖刷卸壓開采煤層氣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤層氣開采技術(shù)領(lǐng)域，也可以涉及地面煤、氣共采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于松軟、低滲、高瓦斯煤層的一種對接井水力沖刷卸壓開采煤層氣方法。
背景技術(shù)：
煤層氣地面開采鉆井技術(shù)主要是垂直井和水平井。垂直井是從地面打豎井穿過煤層，通過壓裂等手段在煤層制造裂隙，從而釋放并抽采煤層氣。垂直井施工簡單，成本較低， 但這一技術(shù)主要適應(yīng)于地形平坦、滲透性較好的硬質(zhì)厚煤層，不適合松軟、低透煤層。水平井是指煤層井斜角達(dá)到或接近90°，井身沿水平方向或者目標(biāo)煤層鉆進(jìn)一定長度的井，從地面開孔，先打直井段，再造斜，進(jìn)入煤層后，沿煤層鉆進(jìn)一定長度的水平段。相對于直井來說，水平井可以極大地增大煤層裸露面積，提高煤層氣產(chǎn)量。目前，水平井主要有三種第一種是僅包括直井段、造斜段和水平段的水平定向井，該井型工藝相對簡單，采氣效率較直井高，但抽采過程中井內(nèi)積水難以解決；第二種是水平羽狀井，包括單井筒和雙井筒兩種類型。單井筒水平羽狀井是在水平定向井水平段再側(cè)鉆出多個分支井眼，增加了卸壓空間，但井內(nèi)積水沒有解決。雙井筒水平羽狀井比單井筒水平羽狀井多了一口與水平段主井眼連通的排采直井，該井型可有效解決井內(nèi)積水。第三種是水平對接井，將水平定向井水平段通過特殊鉆進(jìn)方法與遠(yuǎn)端預(yù)鉆的排采直井在目標(biāo)煤層中對接連通，為提高產(chǎn)能，有時會在水平段側(cè)鉆若干分支井眼，該井型同樣可以解決井內(nèi)積水問題。水平井抽采效率高，但技術(shù)要求也較高，同時，為防止水平段煤層坍塌，一般要選擇煤質(zhì)較硬的煤層施工，必要時還需安裝篩管支撐。然而，我國有相當(dāng)數(shù)量松軟、低滲、高瓦斯煤層，常規(guī)水平井鉆進(jìn)技術(shù)難以湊效，水平段井眼難以完成，即使完成也容易坍塌、阻塞， 難以維持穩(wěn)定的卸壓空間。針對這一問題，本發(fā)明提出一種借助水力沖刷完成水平段井眼施工的水平對接井開采煤層氣方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對松軟、低滲、高瓦斯煤層煤層氣開采所存在的難題，結(jié)合水平定向井、 水平羽狀井及水平對接井的特點，采用水力沖刷、運移技術(shù)，提供一種對接井水力沖刷卸壓開采煤層氣方法。本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)措施(步驟)來實現(xiàn)(1)首先，在預(yù)定位置鉆設(shè)排采直井，該井由地面鉆進(jìn)，穿過目標(biāo)煤層后，繼續(xù)鉆進(jìn)一段距離的口袋，即形成聚集煤水的井窩。(2)然后，在對應(yīng)目標(biāo)煤層段下入特殊套管，一般為玻璃鋼套管，固井后，把玻璃鋼套管割掉露出煤層，進(jìn)行擴(kuò)眼，形成洞穴。(3)在前述排采直井中設(shè)置煤水提升設(shè)備，井口安裝氣、煤、水分離裝置，所述煤水提升設(shè)備一般采用電潛泵、氣舉隔膜泵、繩索提斗、螺桿泵、射流運移設(shè)備等。
(4)在距離排采直井適當(dāng)距離的預(yù)定位置先鉆水平定向井的直井段和造斜段并下技術(shù)套管固井，直井段位于目標(biāo)煤層上方的地質(zhì)層，造斜段緊接直井段，進(jìn)入目標(biāo)煤層后逐漸將鉆進(jìn)方向轉(zhuǎn)為水平。(5)然后，通過流體壓差、連續(xù)油管或機械等常規(guī)鉆進(jìn)手段定向鉆得水平段，實現(xiàn)與排采直井的對接連通，此處水平段僅為連通通道，不下篩管支撐，裸眼完井。(6)水平定向井與排采直井連通后，向水平定向井中連續(xù)注水，通過水力沖刷水平段連通通道，將煤水混合物運移至排采直井的口袋中，通過提升設(shè)備排至地面。(7)持續(xù)步驟(6)至井底不再有煤粉時，在水平定向井中下入噴水軟管，借助高壓水射流的破巖作用切割煤層，在水平段兩側(cè)按預(yù)定的方向和角度噴射出多個分支井眼，從而增加卸壓空間。(8)分支井眼噴射完成后，重復(fù)步驟(6)。(9)當(dāng)井底不再有煤粉時，關(guān)閉水平定向井，進(jìn)入常規(guī)排水、卸壓、采氣階段。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明所采用的對接井水力沖刷卸壓開采煤層氣方法，采用水力沖刷、噴射、運移的方法來獲得和擴(kuò)大水平段卸壓通道，克服了煤層松軟、低滲、高瓦斯煤層，水平井段難以取得和維持的問題；在水平段噴射多個分支井眼，有效增加了卸壓空間，達(dá)到增產(chǎn)效果；采用對接井型，沖刷后的煤水混合物能夠方便的排出井外。總之，該方法為松軟、低滲、高瓦斯煤層地面采氣提供了新的解決方法。


圖1為本發(fā)明水力沖刷前的對接井示意圖；圖2為本發(fā)明水力沖刷后的對接井示意圖；圖3為本發(fā)明水力噴射分支井眼過程示意圖；圖4為本發(fā)明對接井排水采氣過程示意中標(biāo)記為1 地面；2 目標(biāo)煤層；3 排采直井；4 口袋；5 洞穴；6 提升設(shè)備； 7 氣、煤、水分離設(shè)備；8 水平定向井；9 直井段；10 造斜段；11 水平段；12 噴水軟管； 13 分支井眼。圖中實線箭頭為水流方向；虛線箭頭為煤層氣氣流方向。
具體實施例方式本發(fā)明以下將結(jié)合一個實施例(附圖)作進(jìn)一步描述如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明的對接井水力沖刷卸壓開采煤層氣方法具體實施步驟如下(1)在預(yù)定位置鉆設(shè)排采直井3，該井由地面1鉆進(jìn)，穿過目標(biāo)煤層2后，繼續(xù)鉆進(jìn)一段距離的口袋4，即形成聚集煤水的井窩。(2)在對應(yīng)目標(biāo)煤層2段下入特殊套管，一般為玻璃鋼套管，固井后，把玻璃鋼套管割掉露出煤層，進(jìn)行擴(kuò)眼，形成洞穴5。(3)在前述排采直井中設(shè)置煤水提升設(shè)備6，井口安裝氣、煤、水分離裝置7，所述煤水提升設(shè)備一般采用電潛泵、氣舉隔膜泵、繩索提斗、螺桿泵、射流運移設(shè)備等。
(4)在距離排采直井3適當(dāng)距離的預(yù)定位置先鉆水平定向井8的直井段9和造斜段10并下技術(shù)套管固井，直井段9位于目標(biāo)煤層2上方的地質(zhì)層，造斜段10緊接直井段9， 進(jìn)入目標(biāo)煤層2后逐漸將鉆進(jìn)方向轉(zhuǎn)為水平。(5)然后，通過流體壓差、連續(xù)油管或機械等常規(guī)鉆進(jìn)手段定向鉆得水平段11，實現(xiàn)與排采直井3的對接連通，此處水平段11僅為連通通道，不下篩管支撐，裸眼完井。(6)水平定向井8與排采直井3連通后，向水平定向井8中連續(xù)注水，通過水力沖刷水平段11連通通道，將煤水混合物運移至排采直井3的口袋4中，通過提升設(shè)備6排至地面1。(7)持續(xù)步驟(6)至井底口袋4不再有煤粉時，在水平定向井8中下入噴水軟管 12，借助高壓水射流的破巖作用切割煤層，在水平段11兩側(cè)按預(yù)定的方向和角度噴射出多個分支井眼13，從而增加卸壓空間。(8)分支井眼13噴射完成后，重復(fù)步驟(6)。(9)當(dāng)井底不再有煤粉時，關(guān)閉水平定向井8，進(jìn)入常規(guī)排水、卸壓、采氣階段。本發(fā)明所采用的對接井水力沖刷卸壓開采煤層氣方法，采用水力沖刷、噴射、運移的方法來獲得和擴(kuò)大水平段卸壓通道，克服了煤層松軟、低滲、高瓦斯煤層，水平井段難以取得和維持的問題；在水平段噴射多個分支井眼，有效增加了卸壓空間，達(dá)到增產(chǎn)效果；采用對接井型，沖刷后的煤水混合物能夠方便的排出井外?？傊?，該方法為松軟、低滲、高瓦斯煤層地面采氣提供了新的解決方法。
權(quán)利要求
1.對接井水力沖刷卸壓開采煤層氣方法，包括以下幾個步驟，其特征在于步驟1，在預(yù)定位置鉆設(shè)排采直井⑶，該井由地面⑴鉆進(jìn)，穿過目標(biāo)煤層(2)后，繼續(xù)鉆進(jìn)一段距離的口袋(4)，即形成聚集煤水的井窩；步驟2，在對應(yīng)目標(biāo)煤層(2)段下入套管固井后，切割套管露出煤層并擴(kuò)眼，形成洞穴(5)，所述套管一般為玻璃鋼套管；步驟3，在前述排采直井中設(shè)置煤水提升設(shè)備(6)，井口安裝氣、煤、水分離裝置(7)； 步驟4，在距離排采直井C3)適當(dāng)距離的預(yù)定位置先鉆水平定向井(8)的直井段(9)和造斜段(10)并下技術(shù)套管固井，直井段(9)位于目標(biāo)煤層(2)上方的地質(zhì)層，造斜段(10) 緊接直井段(9)，進(jìn)入目標(biāo)煤層( 后逐漸將鉆進(jìn)方向轉(zhuǎn)為水平；步驟5，通過常規(guī)鉆進(jìn)手段定向鉆得水平段(11)，實現(xiàn)與排采直井(3)的對接連通，所述水平段(11)不下篩管支撐，并裸眼完井；步驟6，水平定向井(8)與排采直井C3)連通后，向水平定向井(8)中連續(xù)注水，通過水力沖刷水平段(11)連通通道，將煤水混合物運移至排采直井的口袋(4)中，通過提升設(shè)備(6)排至地面(1)；步驟7，持續(xù)步驟6至井底口袋(4)不再有煤粉時，在水平定向井(8)中下入噴水軟管 (12)，噴水軟管中的高壓水射流切割煤層，并在水平段(11)兩側(cè)按預(yù)定的方向和角度噴射出多個分支井眼(13)；步驟8，分支井眼(1 噴射完成后，重復(fù)步驟6 ；步驟9，當(dāng)井底不再有煤粉時，關(guān)閉水平定向井(8)，進(jìn)入常規(guī)排水、卸壓、采氣階段。
2.如權(quán)利要求1所述的對接井水力沖刷卸壓開采煤層氣方法，其特征在于所述排采直井C3)和水平定向井(8)井口位置的選擇視煤田地形、煤層及含氣情況而定。
3.如權(quán)利要求1所述的對接井水力沖刷卸壓開采煤層氣方法，其特征在于當(dāng)煤田地勢有一定坡度時，水平定向井(8)的水平段(11)可與目標(biāo)煤層方向平行；分支井眼(13)與水平段(11)所在平面成一定夾角。
全文摘要
本發(fā)明公開的對接井水力沖刷卸壓開采煤層氣方法，首先，鉆設(shè)排采直井(3)，在目標(biāo)煤層(2)段掏穴，穿過煤層后形成口袋(4)；鉆設(shè)水平定向井(8)的直井段(9)和造斜段(10)并下套管固井；然后，用常規(guī)手段鉆得水平段(11)通道，與排采直井(3)對接，裸眼完井；向水平定向井(8)連續(xù)注水，沖刷水平段(11)煤層，煤水聚集在口袋(4)，通過提升設(shè)備(6)排出；當(dāng)口袋(4)不再有煤粉時，下入噴水軟管(12)，借助高壓水射流作用，在水平段(11)噴射出多個分支井眼(13)；繼續(xù)注水沖刷至口袋(4)不再有煤粉，關(guān)閉水平定向井(8)，進(jìn)入常規(guī)排水、采氣階段。本發(fā)明為松軟、低滲煤層地面采氣提供了新的解決方法。
文檔編號E21B43/00GK102518411SQ20111045023
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者何傳星, 余華杰, 馮奕程, 馮立杰, 李朝輝, 李耀輝, 王金鳳, 盛旭陽, 翟雪琪, 鐘華珂, 馬鴻廉 申請人:鄭州大學(xué)