CN110439525A - 煤层气水平井解堵、增透完井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤层气水平井解堵、增透完井方法，以解决采用泥浆钻井的方式时，泥浆会将孔壁堵塞，使得煤层中的煤层气无法穿过泥浆而导致开采效率低的问题。该煤层气水平井解堵、增透完井方法包括以下步骤：钻井，成井后下入筛管；将煤层气水平井的水平段分为若干个解堵、增透煤层区段；确定可控冲击波装备的作业方案；将可控冲击波装备送进待改造煤层区段，向煤层气井中注水；通过可控冲击波装备对作业点实施解堵、增透作业；通过监测探头监测可控冲击波装备的作业次数；待煤层区段完成解堵、增透作业后，以逐层上返的方式对下一个待改造煤层区段进行冲击波作业；完成所有煤层区段的解堵、增透作业后，起出可控冲击波装备。
Description
技术领域
本发明属于能源开采领域，具体涉及煤层气水平井解堵、增透完井方法。
背景技术
煤炭产生的煤层气（瓦斯）灾害是我国煤矿伤亡、损失最大以及发生最频繁的重大恶性事故，严重威胁着矿井的安全生产。煤层气还是造成温室效应、破坏臭氧层等大气环境污染之源，其温室效应是等体积二氧化碳的20～24倍，对大气臭氧层的破坏能力是二氧化碳的7倍。
“十三五”规划发布已三年，虽然煤层气产业持续奋斗，但因多种因素的影响，其实际发展远低于预期，但是，煤层气的资源开采潜力依然巨大。2018年，我国煤层气表内初步统计，地面狭义煤层气产量为54.63亿立方米，煤矿井下瓦斯抽采量为129亿立方米，煤层气总产量为183.6亿立方米，煤层气利用量为101亿立方米，距离国家需求还有很大的差距。
我国水平井的煤层气产业长期得不到快速有效发展的主要问题为：一是大量采用了以水力压裂为主要完井方法的直井，目前大约有煤层气直井18000口，大约有三分这二是低产井、甚至不产气井；二是煤层气储层以松软煤层居多，在松软的煤层中采用清水钻井后容易出现塌孔的问题，影响了井的成形；采用泥浆钻井时通过泥浆可将孔壁支撑，保证了井的成形，但同时泥浆会将孔壁堵塞，煤层中的煤层气无法穿过泥浆导致开采效率低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供煤层气水平井解堵、增透完井方法，以解决采用泥浆钻井的方式时，泥浆会将孔壁堵塞，使得煤层中的煤层气无法穿过泥浆而导致开采效率低的问题。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
煤层气水平井解堵、增透完井方法，其特殊之处在于，包括以下步骤；
S1，钻井，并使用泥浆固井；
S2，成井后，下入筛管；
S3，根据可控冲击波装备在目标煤层中的有效作用距离，将煤层气水平井的水平段分为若干个解堵、增透煤层区段；
S4，根据煤层物理力学性质、参数和断层情况，确定可控冲击波装备解堵、增透的作业方案；
S5，用油管将可控冲击波装备送进煤层气水平井最深的待改造煤层区段，并将可控冲击波装备的冲击波输出窗口对准最深的作业点，此时可控冲击波装备位于筛管内；
S6，向煤层气井中注水直至井筒液柱高度到达100米；
S7，在井口对油管打水压，当水压高于设定阈值后，可控冲击波装备按所述作业方案在筛管中对作业点实施解堵、增透作业；
S8，通过设置在井口油管壁上的监测探头监测可控冲击波装备的作业次数；
S9，待所述监测探头监测到煤层区段完成解堵、增透作业后，以逐层上返的方式对下一个待改造煤层区段进行冲击波作业；
S10，完成所有煤层区段的解堵、增透作业后，起出可控冲击波装备。
优选的，根据可控冲击波在目标煤层中的有效作用距离将水平段分为若干个解堵、增透区段，每个区段避开断层所处位置10米以上，每个解堵、增透区段中心位置为一个作业点。
优选的，所述可控冲击波装备产生的冲击波峰值压力小于80MPa。
本发明的有益效果为：
1.现有技术采用泥浆钻井后泥浆会将孔壁堵塞，本发明技术方案首先将筛管入井并通过筛管将井壁支撑，利用可控冲击波装备在筛管内对煤层进行多次冲击，冲击波首先解除钻井泥浆对井壁的堵塞作用，然后对煤层进行增透；在这过程中，由于筛管对井壁的支撑，冲击波可在煤层中创造新的裂缝，解除钻井泥浆对煤层的堵塞作用，沟通煤层与井筒，冲击波可作用到煤层深部，提高煤层的解吸、渗流能力，抑制煤层的再吸附能力，进而提高了煤层气井的产量和产能。
2.本发明所用的可控冲击波装备，以强度可控的冲击波作用于煤层，加载的冲击波在解除泥浆堵塞时，损失大部分能量，携带少量能量的冲击波仅对煤层起增透作用，不足以伤害煤层，也不会发生塌孔的问题，解决了松软煤层无法钻井的问题。
3.采用作用范围可控的冲击波，避免了使用封隔器对水平段进行强制分段带来的不便。
附图说明
图1为采用本发明煤层气水平井解堵、增透完井方法施工的截面图；
图2为筛管的结构图；
图3为图2的右视图；
图4为可控冲击波装备的波形图；
图5为本发明煤层气水平井解堵、增透完井方法流程图。
附图标记如下：
1-煤层，2-筛管，3-圆孔，4-长条孔，5-泥浆，6-可控冲击波装备，7-井口装置，9-冲击波波形。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：
如图1至图5所示，该煤层气水平井解堵、增透完井方法，包括以下步骤：
S1，钻井，并使用泥浆固井；
钻井的过程中，为保证井壁稳定和成井，可以采用泥浆对井壁进行加强。
S2，成井后，下入筛管2；
将筛管2下入水平井，并将筛管2固定在井内以将井壁支撑；
下入的筛管2还可选择为套管，在下入的套管上射孔可以起到与筛管2同样的作用。
S3，根据可控冲击波装备6在目标煤层1中的有效作用距离，将煤层气水平井的水平段分为若干个解堵、增透煤层区段；每个区段为10米~20米，每个区段避开断层所处位置10米以上，每个区段中心位置为一个作业点。本发明的煤层气水平井解堵、增透完井方法通过有效作用距离来划分区段，进而设置可控冲击波装备6对每一区段的作业方案，该方法避免了采用水力压裂等需要封隔器分段带来的不便，进一步提高了解堵、增透的效率。
S4，根据煤层1物理力学性质、参数和断层情况，确定可控冲击波装备6解堵、增透的作业方案；
本实施例的可控冲击波装备6所输出的冲击波波形图如图3所示。采用峰值压力小于80Mpa、脉宽小于50μs、有限作用距离20米的可控冲击波。
S5，使用通井规检查煤层气井套管是否通顺；检查符合要求后，用油管将可控冲击波装备6推送到煤层气水平井水平段最深的待改造煤层区段，并将可控冲击波装备6的冲击波输出窗口对准最深的作业点，此时可控冲击波装备6位于筛管2内。
S6，将井口装置8、油管及其控制管线安装到位后，并对其各部件、各联接部分，按其额定工作压力进行试压，确保井口装置8、油管能够正常工作。
S7，向煤层气井中注水直至井筒液柱高度到达100米；
可控冲击波装备6需要水作为介质，而井下水的矿化度较高，与水质不同的地表水相遇后会产水复杂的化学反应，导致不良的后果，为避免这一问题本发明利用本井或邻井所产的水，在作业前将其注入到井筒，以消除不同水质引起的不良反应。
作业前要注水直至井筒液柱高度到达100米，在作业过程中一直保持井筒中的水液面在井筒液柱高度100米处。
S8，在井口对油管打水压，当水压高于设定阈值后，可控冲击波装备6按所述作业方案在筛管2中对作业点实施解堵、增透作业；
根据步骤S4设定的可控冲击波波形对煤层进行解堵和增透作业；
可控冲击波装备6位于筛管2内，其冲击波13输出窗口对准最深的作业点，冲击波13首先解除钻井泥浆对井壁的堵塞作用，并创造新的裂缝，沟通煤层与井筒；冲击波13在解除泥浆堵塞时，损失部分能量，剩余能量仅对煤层1起增透作用，不足以伤害煤层1，也不会发生塌孔的问题，解决了松软煤层1无法钻井的问题和煤层增透问题。
S9，通过设置在井口油管壁上的监测探头监测可控冲击波装备6的作业次数；
井口的油管壁上设置有监测探头，监测探头可监测可控冲击波装备6的作业次数，进而监测正在作业的煤层区段是否已完成解堵、增透作业。
S10，待所述监测探头监测到煤层区段完成解堵、增透作业后，以逐层上返的方式对下一个待改造煤层区段进行冲击波作业；
完成上一煤层段的冲击波作业后，通过油管上提可控冲击波装备6井下工具串，使可控冲击波装备6位于相邻的待改造煤层段，并进行冲击波作业；
以同样逐层上返的方式对剩余待改造煤层段实施冲击波作业。
S11，完成所有煤层区段的解堵、增透作业后，起出可控冲击波装备6；
以同样逐层上返的方式完成所有煤层段的作业后，起出可控冲击波装备6井下工具串，拆卸井口装置8，并依次拆除各工具，收工具。
S12，按要求下生产管柱完井，投入排采；
重新组装煤层气井中的泵、水管和抽水杆，根据作业前对煤层1物性参数的分析，按设定排采的工艺投入排采。
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.煤层气水平井解堵、增透完井方法，其特征在于：包括以下步骤；
S1，钻井，并使用泥浆固井；
S2，成井后，下入筛管（2）；
S3，将煤层气水平井的水平段分为若干个解堵、增透煤层区段；
S4，根据煤层（1）物理力学性质、参数和断层情况，确定可控冲击波装备（6）解堵、增透的作业方案；
S5，用油管将可控冲击波装备（6）送进煤层气水平井最深的待改造煤层区段，并将可控冲击波装备（6）的冲击波输出窗口对准最深的作业点，此时可控冲击波装备（6）位于筛管（2）内；
S6，向煤层气井中注水直至井筒液柱高度到达100米；
S7，在井口对油管打水压，当水压高于设定阈值后，通过可控冲击波装备（6）按所述作业方案在筛管（2）中对作业点实施解堵、增透作业；
S8，通过设置在井口油管壁上的监测探头监测可控冲击波装备（6）的作业次数；
S9，待所述监测探头监测到煤层区段完成解堵、增透作业后，以逐层上返的方式对下一个待改造煤层区段进行冲击波作业；
S10，完成所有煤层区段的解堵、增透作业后，起出可控冲击波装备（6）。
2.根据权利要求1所述的煤层气水平井解堵、增透完井方法，其特征在于：根据可控冲击波在目标煤层（1）中的有效作用距离将水平段分为若干个解堵、增透区段，每个区段避开断层所处位置10米以上，每个解堵、增透区段中心位置为一个作业点。
3.根据权利要求2所述的煤层气水平井解堵、增透完井方法，其特征在于：所述可控冲击波装备（6）产生的冲击波峰值压力小于80MPa。
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