本技術(shù)屬于煤礦安全及煤層氣勘探與開發(fā)，涉及一種l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)適用于提高l型頂板水平煤層氣井的產(chǎn)氣效果、減少檢泵和修井次數(shù)。

背景技術(shù)：

1、地面瓦斯預(yù)抽是治理煤礦瓦斯災(zāi)害的有效手段，在實(shí)現(xiàn)煤礦采掘前瓦斯超前抽采的同時，加快釋放煤層中的瓦斯壓力，顯著提高煤礦采煤生產(chǎn)效益。同時抽采出的煤層氣作為一種清潔能源，也是對常規(guī)天然氣的有效地補(bǔ)充。

2、對于我國廣泛發(fā)育的碎軟低滲強(qiáng)突煤層，采用直井或穿煤層水平井進(jìn)行抽采，往往由于煤層碎軟、滲透率低，難以建立穩(wěn)定有效的大面積導(dǎo)流通道。而從煤層頂板打水平井能較好的解決這一問題，通過將水平段布置在煤層頂板一定范圍內(nèi)使排采井與煤層建立穩(wěn)定有效的導(dǎo)流系統(tǒng)，克服碎軟低滲煤層對開采煤層氣不利的孔裂隙條件。l型煤層氣水平井具有單井控制面積大、導(dǎo)流能力強(qiáng)、單井產(chǎn)量高、抽采率高以及對地形交通等的適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此從地面采用l型頂板水平井進(jìn)行瓦斯抽采是礦井區(qū)域瓦斯預(yù)抽消突的有效途徑。

3、l型煤層氣頂板水平井抽采煤層氣雖然具有顯著優(yōu)勢，但由于其技術(shù)推廣時間短，鉆井施工過程中需控制水平段井眼軌跡與煤層的距離，不能過遠(yuǎn)和過近，因而水平段鉆井施工過程中需要間隔性見煤以確保水平段井眼軌跡與煤層的距離保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。因此頂板水平井仍有部分井段處于煤層之中，這是排采過程中煤粉進(jìn)入套管內(nèi)先天條件。

4、在井身結(jié)構(gòu)上，煤層氣開發(fā)過程中使用的l型頂板水平井一般為三開結(jié)構(gòu)，完井射孔壓裂后由于沒有對接直井，因此排采設(shè)備安裝在l型頂板水平井的生產(chǎn)套管內(nèi)。該井型排采設(shè)備的安裝需要考慮抽采產(chǎn)氣效果、設(shè)備的長期穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)成本。因此經(jīng)濟(jì)、合理的管柱結(jié)構(gòu)既能保障良好的產(chǎn)氣效果，又能減少檢泵修井次數(shù)，保證設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

5、目前，l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)管柱偏磨嚴(yán)重甚至斷裂的問題，伴隨抽采泵泵效下降較快使得檢泵修井次數(shù)較多，影響了煤層氣排采的連續(xù)性，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)氣量下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于，提供一種l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有l(wèi)型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)管柱偏磨嚴(yán)重甚至斷裂以及抽采泵泵效下降較快導(dǎo)致的產(chǎn)氣量下降且不穩(wěn)定的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以解決：

3、一種l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，包括l型的表層套管串、l型的技術(shù)套管串、l型的生產(chǎn)套管串、電纜保護(hù)器、l型的油管串、l型的抽油桿串、電纜、井下壓力計(jì)、排采泵、錨定結(jié)構(gòu)、篩管、中心管串、沉砂管串和封堵部件；

4、所述表層套管串的內(nèi)部安裝技術(shù)套管串和生產(chǎn)套管串，表層套管串外部設(shè)有一開固井水泥，表層套管串與技術(shù)套管串之間設(shè)置有二開固井水泥，所述技術(shù)套管串與生產(chǎn)套管串設(shè)置有三開固井水泥；其他部件均置于生產(chǎn)套管串內(nèi)；排采泵與油管串下端相連接，所述油管串下端還依次連接有錨定結(jié)構(gòu)、篩管、中心管串、沉砂管串和封堵部件；電纜通過電纜保護(hù)器固定于油管串外側(cè)，所述井下壓力計(jì)與電纜相連接緊貼于排采泵上部的油管串上，所述抽油桿串通過多個抽油桿扶正器安裝在油管串內(nèi)，抽油桿串的下端連接排采泵。

5、進(jìn)一步的，所述排采泵為螺桿泵，固定于油管串的下端，排采泵的下端與錨定結(jié)構(gòu)相連接；排采泵的理論最大排水量不低于地層產(chǎn)水量的120％；排采泵的吸入口設(shè)置在與目標(biāo)煤層垂直距離10～15m范圍內(nèi)，泵掛位置上下20m內(nèi)全角變化率不大于5°/30m，井斜角不超過80°。

6、進(jìn)一步的，所述油管串采用外徑73mm/89mm油管依次進(jìn)行連接而成。

7、進(jìn)一步的，所述抽油桿串采用的抽油桿規(guī)格為直徑22mm/25mm的實(shí)心抽油桿，造斜點(diǎn)以上由抽油桿一根接一根連接而成；造斜點(diǎn)以下8m～16m之間的抽油桿處裝一個隨轉(zhuǎn)導(dǎo)向；對于全角變化率小于3°的井段，抽油桿串每隔30～40m加裝1個隨轉(zhuǎn)導(dǎo)向；對于全角變化率3°/30m～7°/30m的井段，抽油桿串每隔16～30m加裝1個隨轉(zhuǎn)導(dǎo)向；對于全角變化率大于6°/30m的井段，抽油桿串每隔8～10m加裝1個隨轉(zhuǎn)導(dǎo)向。

8、進(jìn)一步的，所述電纜保護(hù)器每隔9～10m安裝一個直至安裝到井下壓力計(jì)的上部10～12m處不再安裝；抽油桿扶正器在井斜角小于45°井段每隔9～10m安裝一個，井斜角大于45°以上井段每4～5m安裝一個。

9、進(jìn)一步的，所述井下壓力計(jì)安裝在距排采泵頂端3～5m處。

10、進(jìn)一步的，所述篩管頂端與錨定結(jié)構(gòu)相連接，直徑為73mm。

11、進(jìn)一步的，所述中心管串與篩管頂端相連接，中心管串整體穿插在沉砂管串，中心管串為直徑25mm的空心管，長度為15～20m。

12、進(jìn)一步的，所述封堵部件為倒錐狀結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益效果是：

13、1、該l型的管柱結(jié)構(gòu)針對l型煤層氣頂板水平井設(shè)計(jì)，對l型煤層氣頂板水平井適應(yīng)性強(qiáng)；

14、2、精細(xì)化的隨轉(zhuǎn)導(dǎo)向和扶正器安裝能大幅降低井下油管和抽油桿的偏磨程度；

15、3、篩管、中心管和沉砂管合理有效的組合能有效將煤粉、壓裂支撐劑與排采氣液分離，降低固相顆粒對排采泵的磨損；

16、4、該套管柱結(jié)構(gòu)通過提高井下排采設(shè)備的穩(wěn)定性和排采的連續(xù)性，進(jìn)而提高l型水平井的產(chǎn)氣效果。

17、5、結(jié)構(gòu)簡單、易于操作安裝，管柱結(jié)構(gòu)總體價格低。

18、綜上，本實(shí)用新型更加適合l型煤層氣頂板水平井井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的排采管柱結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化管柱構(gòu)件結(jié)構(gòu)和分布，提高該井型排水產(chǎn)氣的適用性、穩(wěn)定性和產(chǎn)氣量。

技術(shù)特征：

1.一種l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括l型的表層套管串(2)、l型的技術(shù)套管串(4)、l型的生產(chǎn)套管串(6)、電纜保護(hù)器(7)、l型的油管串(8)、l型的抽油桿串(9)、電纜(12)、井下壓力計(jì)(13)、排采泵(14)、錨定結(jié)構(gòu)(15)、篩管(16)、中心管串(17)、沉砂管串(18)和封堵部件(19)；

2.如權(quán)利要求1所述的l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述排采泵(14)為螺桿泵，固定于油管串(8)的下端，排采泵(14)的下端與錨定結(jié)構(gòu)(15)相連接；排采泵(14)的理論最大排水量不低于地層產(chǎn)水量的120％；排采泵(14)的吸入口設(shè)置在與目標(biāo)煤層垂直距離10～15m范圍內(nèi)，泵掛位置上下20m內(nèi)全角變化率不大于5°/30m，井斜角不超過80°。

3.如權(quán)利要求1所述的l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述油管串(8)采用外徑73mm/89mm油管依次進(jìn)行連接而成。

4.如權(quán)利要求1所述的l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述抽油桿串(9)采用的抽油桿規(guī)格為直徑22mm/25mm的實(shí)心抽油桿，造斜點(diǎn)以上由抽油桿一根接一根連接而成；造斜點(diǎn)以下8m～16m之間的抽油桿處裝一個隨轉(zhuǎn)導(dǎo)向(11)；對于全角變化率小于3°的井段，抽油桿串(9)每隔30～40m加裝1個隨轉(zhuǎn)導(dǎo)向(11)；對于全角變化率3°/30m～7°/30m的井段，抽油桿串(9)每隔16～30m加裝1個隨轉(zhuǎn)導(dǎo)向(11)；對于全角變化率大于6°/30m的井段，抽油桿串(9)每隔8～10m加裝1個隨轉(zhuǎn)導(dǎo)向(11)。

5.如權(quán)利要求1所述的l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電纜保護(hù)器(7)每隔9～10m安裝一個直至安裝到井下壓力計(jì)(13)的上部10～12m處不再安裝；抽油桿扶正器(10)在井斜角小于45°井段每隔9～10m安裝一個，井斜角大于45°以上井段每4～5m安裝一個。

6.如權(quán)利要求1所述的l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述井下壓力計(jì)(13)安裝在距排采泵(14)頂端3～5m處。

7.如權(quán)利要求1所述的l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述篩管(16)頂端與錨定結(jié)構(gòu)(15)相連接，直徑為73mm。

8.如權(quán)利要求1所述的l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述中心管串(17)與篩管(16)頂端相連接，中心管串(17)整體穿插在沉砂管串(18)，中心管串(17)為直徑25mm的空心管，長度為15～20m。

9.如權(quán)利要求1所述的l型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封堵部件(19)為倒錐狀結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種L型煤層氣頂板水平井排采管柱結(jié)構(gòu)，包括L型的表層套管串、L型的技術(shù)套管串、L型的生產(chǎn)套管串、電纜保護(hù)器、L型的油管串、L型的抽油桿串、電纜、井下壓力計(jì)、排采泵、錨定結(jié)構(gòu)、篩管、中心管串、沉砂管串和封堵部件；表層套管串內(nèi)部安裝技術(shù)套管串和生產(chǎn)套管串，表層套管串外部設(shè)一開固井水泥，表層套管串與技術(shù)套管串之間設(shè)有二開固井水泥，技術(shù)套管串與生產(chǎn)套管串設(shè)置有三開固井水泥；其他部件均置于生產(chǎn)套管串內(nèi)；排采泵與油管串下端相連，油管串下端還依次連接有錨定結(jié)構(gòu)、篩管、中心管串、沉砂管串和封堵部件；電纜固定于油管串外側(cè)。本技術(shù)能夠提高井型排水產(chǎn)氣的適用性、穩(wěn)定性和產(chǎn)氣量。

技術(shù)研發(fā)人員：丁聰聰,王成,趙文斌,王正喜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中煤科工西安研究院（集團(tuán)）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240115
技術(shù)公布日：2024/9/19