CN206000529U - 一种基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其包括：依次设置的第一直井、第二直井和第三直井；多分支水平井***，包括水平主井和若干水平分支井，水平主井包括依次连接的竖直段、转折段和水平段，竖直段由第一直井的上部构成，转折段由竖直段的侧窗向外延伸，水平段包括依次连接的第一水平段、第二水平段和第三水平段，第一水平段一端连接转折段，另一端与第二直井连通，第二水平段一端与第二直井连通，另一端与第三直井连通，第三水平段与第三直井连通。借此，不但有效的提高了空间利用率，大大提高了整个区域的产气量，更能有效的利用资源，减少了水平井地面钻前工程的施工量和钻井施工量及搬迁费用，节约了成本。

Description

一种基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井

技术领域

本实用新型属于煤层气资源开采技术领域，具体涉及一种基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井。

背景技术

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。俗称“瓦斯”，热值是通用煤的2-5倍，1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5％-16％时，遇明火就会***，这是煤矿瓦斯***事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯***率将降低70％到85％。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益，为国家战略资源。

煤层中一般含有水，故在进行开采前，需通过排水形成压降漏斗来降低平均储层压力，可见煤层气的产出是一个复杂的降压—解吸—扩散—渗流的过程。这也是煤层气藏与常规气藏的主要区别。目前煤层气完钻水平井多采用裸眼完井模式，但是，水平井在排采期间易发生煤层垮塌、煤粉堵塞井眼事故，是造成单井日产量低的主要原因之一。因此研究煤层气U型井煤粉产出机理，可对实现煤层气的高效开采提供重要的理论依据。

我国煤层气地面抽采技术，最初多数是借鉴了国外的打直井然后压裂开采技术，由此我国在煤层气开采初期全国范围内打了很多的直井，直井煤层裸露面积少，再加上煤层低渗透性地质条件的影响，大部分直井的产气量不理想。

到目前为止，中国煤层气地面抽采井数量超过14,000口，其中70％的煤层气井产气量达不到商业产气量标准(1000方/天)，为了盘活这些煤层气井，我们在充分利用原有老井的基础上对这些老井进行井型改造，增加产气量，使老树发新芽，让这些老井起死回生，重新焕发出光彩。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其可以增加煤层的裸露面积，更好地沟通渗流通道，增大单井控制储量，可以提高区域产气量。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其包括：

依次设置的第一直井、第二直井和第三直井；

多分支水平井***，包括水平主井和若干水平分支井，水平主井包括依次连接的竖直段、转折段和水平段，竖直段由第一直井的上部构成，转折段由竖直段的侧窗向外延伸，水平段包括依次连接的第一水平段、第二水平段和第三水平段，第一水平段一端连接转折段，另一端与第二直井连通，第二水平段一端与第二直井连通，另一端与第三直井连通，第三水平段与第三直井连通。

借助上述结构的设置，不但有效的提高了空间利用率，大大提高了整个区域的产气量，更能有效的利用资源，减少了水平井地面钻前工程的施工量和钻井施工量及搬迁费用，节约了成本。除了增加了各煤层气井的井间干扰，同时，由于在水平主井的水平段对接第二、第三两口直井的钻进过程中对煤层原始地层应力的改变，也大大提高了煤层的渗透率，有利于煤层气的解吸、扩散和运移，为煤层内部煤层气的释放创造了良好条件，增加了煤层气的采收率。

本实用新型的一个实施例中，若干水平分支井中的一部分设于第一水平段，另一部分设于第二水平段。

本实用新型的一个实施例中，第一水平段与第二水平段之间具有一预定夹角α，预定夹角α介于170°至180°之间。

较佳的，水平段整体大致呈一直线。

本实用新型的一个实施例中，第三水平段长度在100m至200m之间。

本实用新型的一个实施例中，竖直段设置有PE管或玻璃钢管。

本实用新型的一个实施例中，转折段设置有PE管或玻璃钢管。

本实用新型的一个实施例中，水平段设置有PE筛管或玻璃钢筛管。

本实用新型的一个实施例中，第二直井对应水平主井位置的套管预先锻铣掉。

本实用新型的一个实施例中，第三直井对应水平主井位置的套管预先锻铣掉。

本实用新型的一个实施例中，第二直井对应于水平段的位置设置有连接构件，供水平段穿设连接。

较佳的，水平段与连接构件之间设置有过渡夹层，过渡夹层采用弹性材质制成，过渡夹层粘结于连接构件。借以防止振动导致的碰撞。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：本实用新型的煤层气井不但有效的提高了空间利用率，大大提高了整个区域的产气量，更能有效的利用资源，减少了水平井地面钻前工程的施工量和钻井施工量及搬迁费用，节约了成本。本实用新型的煤层气井除了增加了各煤层气井的井间干扰，同时，由于在水平主井的水平段对接第二、第三两口直井的钻进过程中对煤层原始地层应力的改变，也大大提高了煤层的渗透率，有利于煤层气的解吸、扩散和运移，为煤层内部煤层气的释放创造了良好条件，增加了煤层气的采收率。另外，后期排采施工中，修井时，两口直井可以先后建立循环，洗井更充分更彻底。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的煤层气井的整体水平投影结构的示意图；

图2为本实用新型第一实施例的煤层气井的整体结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例的煤层气井的剖切结构示意图。

【附图标记说明】

1：第一直井；

2：第二直井；

3：第三直井；

4：水平主井；

41：竖直段；

42：转折段；

43：水平段；

431：第一水平段；

432：第二水平段；

433：第三水平段；

5：水平分支井。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

参见图1、图2和图3，本实用新型第一实施例的基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其包括：

依次设置的第一直井1、第二直井2和第三直井3；

多分支水平井***，包括水平主井4和若干水平分支井5，水平主井4包括依次连接的竖直段41、转折段42和水平段43，竖直段41由第一直井1的上部构成，转折段42由竖直段41的侧窗向外延伸，水平段43包括依次连接的第一水平段431、第二水平段432和第三水平段433，第一水平段431一端连接转折段42，另一端与第二直井2连通，第二水平段432一端与第二直井2连通，另一端与第三直井3连通，第三水平段433与第三直井3连通。

借助上述结构的设置，不但有效的提高了空间利用率，大大提高了整个区域的产气量，更能有效的利用资源，减少了水平井地面钻前工程的施工量和钻井施工量及搬迁费用，节约了成本。除了增加了各煤层气井的井间干扰，同时，由于在水平主井4的水平段43对接第二、第三两口直井的钻进过程中对煤层原始地层应力的改变，也大大提高了煤层的渗透率，有利于煤层气的解吸、扩散和运移，为煤层内部煤层气的释放创造了良好条件，增加了煤层气的采收率。

其中，若干水平分支井5中的一部分设于第一水平段431，另一部分设于第二水平段432。

其中，第一水平段431与第二水平段432之间具有一预定夹角α，预定夹角α介于170°至180°之间。

较佳的，水平段43整体大致呈一直线。

如图3所示，水平段43可以是一个整体，即第一水平段431、第二水平段432和第三水平段433之间不分离。

其中，第三水平段433长度在100m至200m之间。

其中，竖直段41设置有PE管或玻璃钢管。

其中，转折段42设置有PE管或玻璃钢管。

其中，水平段43设置有PE筛管或玻璃钢筛管。

其中，第二直井2对应水平主井4位置的套管预先锻铣掉。

其中，第三直井3对应水平主井4位置的套管预先锻铣掉。

本实用新型的一个实施例中，第二直井2对应于水平段43的位置设置有连接构件，供水平段43穿设连接。

具体的，连接构件具有四个连接接口以及若干开口，其中，四个连接接口两两相对设置，第一对相对设置的两个连接接口分别连接第二直井2的上半段和下半段，第二对相对设置的两个连接接口分别连接水平段43的第一水平段431和第二水平段432，若干开口包括三角形开口和圆角三角形开口。

其中，水平段43的PE筛管或玻璃钢筛管穿设支撑于连接构件中，较佳的，水平段43的PE筛管或玻璃钢筛管与连接构件之间设置有过渡夹层，过渡夹层采用弹性材质制成，如橡胶，过渡夹层粘结于连接构件。

应用时，本实用新型可以按如下方法实施(以对现有直井进行改造为例说明)：

步骤1，首先对已有直井的井史资料及生产数据进行分析，并搜集相关区域的其它地质资料，优选合适的三口直井，建立三维模型；

步骤2，在选定的目标区域内，确定预改造为多分支水平井***的竖直段41的第一直井1和另两口用于对接的第二直井2和第三直井3，例如选择最远端的一口直井作为第一直井1，复测各个井口的坐标，做出设计；

步骤3，采用现有的套管锻铣技术，将用于对接的两口直井的目标煤层段的套管锻铣掉，锻铣完成后，下入RMRS仪器(即Rotary Magnetic Ranging System，旋转磁测距***)，测数据，确定目标段的磁干扰不影响后期对接施工，锻铣成功，顺便测出直井的井斜数据，获知直井的井身轨迹走向数据(注：套管铣削的长度根据对接仪器RMRS的要求确定)；

步骤4，对由第一直井1改造而成的竖直段41进行套管开窗作业，先设定好角度后，开始开窗作业，之后开始水平井作业，开窗之后，一定要修窗口，避免起钻事故的发生；

步骤5，开始水平主井4造斜段施工，把握好全角变化率，选择合适的着陆点，及着陆时的角度；

步骤6，水平段43的施工，宗旨是先分支后主支，携手并进，施工过程设计好分支的离开角，水平段43施工时应防止煤层垮塌造成卡钻、埋钻等事故；

步骤7，第一次连通，距离第二直井2剩余100米左右时，起钻下入强磁接头，同时第二直井2下入RMRS仪器，开始连通作业；

步骤8，第一次连通完成之后，封住第二直井2的井口，开始第二水平段432施工(施工方法参见步骤6)；

步骤9，第二水平段432距离靶点剩余100米时，开始连通作业(施工方法参见步骤7)，连通完成后，继续施工，再打100-200米左右，完钻；

步骤10，完钻后，用泥浆清洗剂溶液充分清洗水平分支井5，移除钻井过程中泥浆对煤层表面造成的污染(注：清洗时间不少于8个小时)，然后在水平主井4下入PE筛管支撑煤层，完井；

步骤11，将常规排采设备下入对接的两口直井中进行排采(注：排采初期注意控制液面下降的速度)。

综上所述，本实用新型的煤层气井不但有效的提高了空间利用率，大大提高了整个区域的产气量，更能有效的利用资源，减少了水平井地面钻前工程的施工量和钻井施工量及搬迁费用，节约了成本。本实用新型的煤层气井除了增加了各煤层气井的井间干扰，同时，由于在水平主井的水平段对接第二、第三两口直井的钻进过程中对煤层原始地层应力的改变，也大大提高了煤层的渗透率，有利于煤层气的解吸、扩散和运移，为煤层内部煤层气的释放创造了良好条件，增加了煤层气的采收率。另外，后期排采施工中，修井时，两口直井可以先后建立循环，洗井更充分更彻底。

Claims (10)

1.一种基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其特征在于，其包括：

依次设置的第一直井、第二直井和第三直井；

多分支水平井***，包括水平主井和若干水平分支井，水平主井包括依次连接的竖直段、转折段和水平段，竖直段由第一直井的上部构成，转折段由竖直段的侧窗向外延伸，水平段包括依次连接的第一水平段、第二水平段和第三水平段，第一水平段一端连接转折段，另一端与第二直井连通，第二水平段一端与第二直井连通，另一端与第三直井连通，第三水平段与第三直井连通。

2.如权利要求1所述的基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其特征在于：若干水平分支井中的一部分设于第一水平段，另一部分设于第二水平段。

3.如权利要求1所述的基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其特征在于：第一水平段与第二水平段之间具有一预定夹角α，预定夹角α介于170°至180°之间。

4.如权利要求3所述的基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其特征在于：水平段整体大致呈一直线。

5.如权利要求1所述的基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其特征在于：第三水平段长度在100m至200m之间。

6.如权利要求1所述的基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其特征在于：竖直段和/或转折段设置有PE管或玻璃钢管。

7.如权利要求1所述的基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其特征在于：水平段设置有PE筛管或玻璃钢筛管。

8.如权利要求1所述的基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其特征在于：第二直井和/或第三直井对应水平主井位置的套管预先锻铣掉。

9.如权利要求1所述的基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其特征在于：第二直井对应于水平段的位置设置有连接构件，供水平段穿设连接。

10.如权利要求9所述的基于直井改造的具有多分支水平井***的煤层气井，其特征在于：水平段与连接构件之间设置有过渡夹层，过渡夹层采用弹性材质制成，过渡夹层粘结于连接构件。