一种煤层气水平井PE筛管完井应用工艺方法技术

一种煤层气水平井PE筛管完井应用工艺方法，属于煤层气钻完井工程技术领域。含有PE筛管制作步骤、PE筛管完井步骤、PE筛管泵送步骤和PE筛管锚定步骤，本发明专利技术的有益效果：采用本发明专利技术的煤层气水平井PE筛管完井应用工艺方法，能针对现场应用快速方便的设计出尺寸不同、满足强度和流通性要求的煤层气水平井完井用PE筛管，并实现煤层气水平井段PE筛管完井，对解决制约煤层气开发中的煤层坍塌、煤粉沉积堵塞井眼等瓶颈技术问题，确保煤层气水平井高效安全的生产，具有十分重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层气水平井PE筛管完井应用工艺方法
本专利技术涉及一种煤层气水平井PE筛管完井应用工艺方法，属于煤层气钻完井工程

技术介绍
目前，在利用水平井进行煤层气开采时，裸眼完井是最主要的完井方式。在生产期裸眼完井容易导致煤粉产出、煤层坍塌，造成井眼堵塞、粉煤灰堵塞排采泵等事故，严重影响煤层气的单井产量。国内针对水平段煤层坍塌这一问题，也进行了金属套管（筛管）完井方面的尝试，但是采用金属套管（筛管）完井进行煤层气开采，会为煤炭的后期开采留下一定困难：煤炭开采过程中“割煤机切割金属套管（筛管）可能引起火花”，潜在一定的安全隐患。为解决制约煤层气开发的瓶颈技术问题，煤层气水平井可利用连续的PE筛管进行完井。PE筛管能够提高煤层井壁的支撑能力，并有效解决粉煤灰堵泵事故的发生；为了防止煤粉在井底大量沉淀和堆积，可利用下入的PE筛管进行间断性的洗井作业；此外PE筛管易拆除，便于今后的采煤，是先采气后采煤的最佳配套技术。目前，国内还未有针对煤层气水平井PE筛管完井应用工艺方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种煤层气水平井PE筛管完井应用工艺方法，以进行煤层气水平井完井用PE筛管制造并在煤层气水平井完井应用，为煤层气的高效安全开发提供保障。本专利技术一种煤层气水平井PE筛管完井应用工艺方法,含有以下步骤：一、PE筛管制作步骤；步骤1）、在耐压力、安全系数、环刚度、抗应力开裂能力方面对PE筛管的基管材质进行选择，并根据生产应用确定基管的尺寸；所述基管的尺寸主要指基管的外径和壁厚大小；步骤2）、明确PE筛管的筛眼几何参数，构建不同几何参数组合下的筛眼分布方案；步骤3）、对不同的筛眼分布方案进行筛眼水力学计算模拟及参数评价；步骤4）、对不同筛眼分布方案的筛管进行强度分析与评价；步骤5）、综合计算结果，优选筛眼尺寸及分布方案；所述基管的尺寸主要指基管的外径和壁厚大小；所述筛眼几何参数包括筛眼的形状、筛眼的宽度、筛眼的相位角分布、筛眼的长度和筛眼面密度；所述的筛眼形状为圆孔形或长条形，筛眼剖面呈梯形，梯形大的底边应为筛管内表面，小的底边应为筛管外表面；筛眼宽度遵循著名的1/3桥堵原理和修正完善后的1/3～2/3架桥原理，结合GB/T18-1997煤炭粒度分级，选取筛眼宽度的取值范围；筛眼的相位角分布呈90°或60°；筛眼长度和筛眼面密度由筛眼的过流面积比决定，一般筛眼过流面积比为2%～6%；二、PE筛管完井步骤；在工程水平井井口安装PE筛管注入装置，将装有PE筛管的滚筒放置在地面，在PE筛管前端安装筛管引导和锚定装置，然后将PE筛管连接到筛管注入装置;开动PE筛管注入装置，缓慢的将PE筛管注入到钻杆中;随着PE筛管的不断注入，逐渐增大PE筛管注入装置的注入力，来实现预设长度筛管的注入;在预设长度的筛管注入完成后，将筛管在工程水平井井口割断，移除PE筛管注入装置，并将钻杆连接上方钻杆，开钻井液泵进行钻井液循环，将PE筛管注入至最后一根钻杆末端，保证引导和锚定装置离出钻杆;然后逐渐起出钻杆，通过引导和锚定装置将PE筛管固定在煤层中;三、PE筛管泵送步骤：步骤1)、在引导筛管下入的引导机构的最前端安装煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置；用于承受液流压力带动筛管下行；步骤2)、煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置前段为半球体引导头，以避免在钻杆接头内径较小处或井眼弯曲部分遇阻；后段为圆柱体，通过螺纹与筛管引导机构本体连接；步骤3）、根据引导机构所要下入的位置完全坍塌后堵塞流道的可能性，煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置中心部位预留或不预留一定尺寸的泄流孔；承受开泵循环时液流的冲击力，从而在筛管一端形成拉力，解除屈曲锁紧状态并带动筛管下行；同时使筛管在下行过程中保持管体居中，从而减小与钻杆内壁之间的摩阻；将光钻具组合（不带钻头）下入井下预定位置后卸扣，用卡瓦将钻具上端固定在钻井平台上；根据钻具组合最小通径，及设计的钻井液排量和粘度，确定煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置尺寸；将煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置同筛管的引导机构通过螺纹连接；将筛管注入装置安装在井口，将连接完毕的煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置、引导机构及筛管通过注入装置安放在钻杆内；开启注入装置，下放筛管；当筛管在井内遇阻严重时，或达到预定注入长度时，割断筛管，根据预先确定的钻井液排量连接钻杆后开泵循环，观察泵压表变化；泵压表的示数在一定范围内摆动时表明筛管下行正常；当泵压表有0.3—0.5MPa的压力突降时，表明煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置及引导机构已冲出钻杆；当泵压下降不明显时，可在泵压稳定后5分钟，根据下入深度调整，起钻100米，再次开泵循环，当泵压有大于等于2MPa的下降时，确认煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置及引导机构已顺利冲出钻杆；泵送作业完成;四、PE筛管锚定步骤；步骤1）、下筛管作业时，引导装置进入钻杆前取下滑套，使刀翼自由张开与钻杆内壁接触；步骤2）、在钻杆内下行时，受钻杆内壁限制，刀翼不完全张开；扭簧弹力使得刀翼与钻杆内壁之间存在接触力；对称刀翼处接触力相等，使得引导装置保持居中，从而确保了筛管前进方向沿钻杆中心线；步骤3）、引导装置到达预定位置冲出钻杆开口后，井眼直径大于钻杆内直径，在扭簧作用力下刀翼迅速进一步弹开，尖角插入煤层当中；上提钻杆时提供向后拉力，使得刀翼进一步张开插入煤层中；步骤4）、可根据需要在引导装置中布置一组至多组锚定装置，相邻锚定装置间相位角为90°。本专利技术的有益效果：采用本专利技术的煤层气水平井PE筛管完井应用工艺方法，能针对现场应用快速方便的设计出尺寸不同、满足强度和流通性要求的煤层气水平井完井用PE筛管，并实现煤层气水平井段PE筛管完井，对解决制约煤层气开发中的煤层坍塌、煤粉沉积堵塞井眼等瓶颈技术问题，确保煤层气水平井高效安全的生产，具有十分重要的意义。附图说明当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本专利技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定，如图其中：图1为煤层气水平井完井用PE筛管基管的截面示意图；图2是煤层气水平井完井用PE筛管筛眼之一的形状示意图；图3为工程水平井井口安装PE筛管注入装置示意图；图4为工程水平井中PE筛管注入示意图；图5为工程水平井中PE筛管泵冲示意图；图6为PE筛管固定于煤层示意图；图7为工程水平井PE筛管完井示意图。图8为煤层气工程水平井井身结构示意图；图9为工程水平井下放不带钻头的光钻杆示意图；图10为本专利技术的泵送装置结构剖面示意图；图11为本专利技术的锚定装置结构剖面示意图。下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。具体实施方式显然，本领域技术人员基于本专利技术的宗旨所做的许多修改和变化属于本专利技术的保护范围。实施例1：如图1、图2所示，煤层气水平井完井用PE筛管，基管100分布筛眼200，筛眼200的形状为圆孔形或长条形，筛眼200剖面呈梯形300，梯形300的大底边应为基管100内表面，梯形300的小底边应为基管100外表面；筛眼200的相位角分布呈90°或60°；筛眼200长度和筛眼200面密度由筛眼200的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤层气水平井PE筛管完井应用工艺方法，其特征是采用以下步骤实现：一、PE筛管制作步骤；步骤1）、在耐压力、安全系数、环刚度、抗应力开裂能力方面对PE筛管的基管材质进行选择，并根据生产应用确定基管的尺寸；所述基管的尺寸主要指基管的外径和壁厚大小；步骤2）、明确PE筛管的筛眼几何参数，构建不同几何参数组合下的筛眼分布方案；步骤3）、对不同的筛眼分布方案进行筛眼水力学计算模拟及参数评价；步骤4）、对不同筛眼分布方案的筛管进行强度分析与评价；步骤5）、综合计算结果，优选筛眼尺寸及分布方案；所述基管的尺寸主要指基管的外径和壁厚大小；所述筛眼几何参数包括筛眼的形状、筛眼的宽度、筛眼的相位角分布、筛眼的长度和筛眼面密度；所述的筛眼形状为圆孔形或长条形，筛眼剖面呈梯形，梯形大的底边应为筛管内表面，小的底边应为筛管外表面；筛眼宽度遵循著名的1/3桥堵原理和修正完善后的1/3～2/3架桥原理，结合GB/T18‑1997煤炭粒度分级，选取筛眼宽度的取值范围；筛眼的相位角分布呈90°或60°；筛眼长度和筛眼面密度由筛眼的过流面积比决定，一般筛眼过流面积比为2%～6%；二、PE筛管完井步骤；在工程水平井井口安装PE筛管注入装置，将装有PE筛管的滚筒放置在地面，在PE筛管前端安装筛管引导和锚定装置，然后将PE筛管连接到筛管注入装置;开动PE筛管注入装置，缓慢的将PE筛管注入到钻杆中;随着PE筛管的不断注入，逐渐增大PE筛管注入装置的注入力，来实现预设长度筛管的注入;在预设长度的筛管注入完成后，将筛管在工程水平井井口割断，移除PE筛管注入装置，并将钻杆连接上方钻杆，开钻井液泵进行钻井液循环，将PE筛管注入至最后一根钻杆末端，保证引导和锚定装置离出钻杆;然后逐渐起出钻杆，通过引导和锚定装置将PE筛管固定在煤层中;三、PE筛管泵送步骤：步骤1）、在引导筛管下入的引导机构的最前端安装煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置；用于承受液流压力带动筛管下行；步骤2）、煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置前段为半球体引导头，以避免在钻杆接头内径较小处或井眼弯曲部分遇阻；后段为圆柱体，通过螺纹与筛管引导机构本体连接；步骤3）、根据引导机构所要下入的位置完全坍塌后堵塞流道的可能性，煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置中心部位预留或不预留一定尺寸的泄流孔；承受开泵循环时液流的冲击力，从而在筛管一端形成拉力，解除屈曲锁紧状态并带动筛管下行；同时使筛管在下行过程中保持管体居中，从而减小与钻杆内壁之间的摩阻；将光钻具组合（不带钻头）下入井下预定位置后卸扣，用卡瓦将钻具上端固定在钻井平台上；根据钻具组合最小通径，及设计的钻井液排量和粘度，确定煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置尺寸；将煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置同筛管的引导机构通过螺纹连接；将筛管注入装置安装在井口，将连接完毕的煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置、引导机构及筛管通过注入装置安放在钻杆内；开启注入装置，下放筛管；当筛管在井内遇阻严重时，或达到预定注入长度时，割断筛管，根据预先确定的钻井液排量连接钻杆后开泵循环，观察泵压表变化；泵压表的示数在一定范围内摆动时表明筛管下行正常；当泵压表有0.3—0.5MPa的压力突降时，表明煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置及引导机构已冲出钻杆；当泵压下降不明显时，可在泵压稳定后5分钟，根据下入深度调整，起钻100米，再次开泵循环，当泵压有大于等于2MPa的下降时，确认煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置及引导机构已顺利冲出钻杆；泵送作业完成;四、PE筛管锚定步骤；步骤1）、下筛管作业时，引导装置进入钻杆前取下滑套，使刀翼自由张开与钻杆内壁接触；步骤2）、在钻杆内下行时，受钻杆内壁限制，刀翼不完全张开；扭簧弹力使得刀翼与钻杆内壁之间存在接触力；对称刀翼处接触力相等，使得引导装置保持居中，从而确保了筛管前进方向沿钻杆中心线；步骤3）、引导装置到达预定位置冲出钻杆开口后，井眼直径大于钻杆内直径，在扭簧作用力下刀翼迅速进一步弹开，尖角插入煤层当中；上提钻杆时提供向后拉力，使得刀翼进一步张开插入煤层中；步骤4)、可根据需要在引导装置中布置一组至多组锚定装置，相邻锚定装置间相位角为90°。...

【技术特征摘要】
1.一种煤层气水平井PE筛管完井应用工艺方法，其特征是采用以下步骤实现：一、PE筛管制作步骤；步骤1)、在耐压力、安全系数、环刚度、抗应力开裂能力方面对PE筛管的基管材质进行选择，并根据生产应用确定基管的尺寸；所述基管的尺寸指基管的外径和壁厚大小；步骤2)、明确PE筛管的筛眼几何参数，构建不同几何参数组合下的筛眼分布方案；步骤3)、对不同的筛眼分布方案进行筛眼水力学计算模拟及参数评价；步骤4)、对不同筛眼分布方案的筛管进行强度分析与评价；步骤5)、综合计算结果，优选筛眼尺寸及分布方案；所述基管的尺寸主要指基管的外径和壁厚大小；所述筛眼几何参数包括筛眼的形状、筛眼的宽度、筛眼的相位角分布、筛眼的长度和筛眼面密度；所述的筛眼形状为圆孔形或长条形，筛眼剖面呈梯形，梯形大的底边应为筛管内表面，小的底边应为筛管外表面；筛眼宽度遵循著名的1/3桥堵原理和修正完善后的1/3～2/3架桥原理，结合GB/T18-1997煤炭粒度分级，选取筛眼宽度的取值范围；筛眼的相位角分布呈90°或60°；筛眼长度和筛眼面密度由筛眼的过流面积比决定，筛眼过流面积比为2％～6％；二、PE筛管完井步骤；在工程水平井井口安装PE筛管注入装置，将装有PE筛管的滚筒放置在地面，在PE筛管前端安装筛管引导和锚定装置，然后将PE筛管连接到筛管注入装置；开动PE筛管注入装置，缓慢的将PE筛管注入到钻杆中；随着PE筛管的不断注入，逐渐增大PE筛管注入装置的注入力，来实现预设长度筛管的注入；在预设长度的筛管注入完成后，将筛管在工程水平井井口割断，移除PE筛管注入装置，并将钻杆连接上方钻杆，开钻井液泵进行钻井液循环，将PE筛管注入至最后一根钻杆末端，保证引导和锚定装置离出钻杆；然后逐渐起出钻杆，通过引导和锚定装置将PE筛管固定在煤层中；三、PE筛管泵送步骤：步骤1)、在引导筛管下入的引导机构的最前端安装煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置；用于承受液流压力带动筛管下行；步骤2)、煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置前段为半球体引导头，以避免在钻杆接头内径较小处或井眼弯曲部分遇阻；后段为圆柱体，通过螺纹与筛管引导机构本体连接；步骤3)、根据引导机构所要下入的位置完全坍塌后堵塞流道的可能性，煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置中心部位预留或不预留一定尺寸的泄流孔；承受开泵循环时液流的冲击力，从而在筛管一端形成拉力，解除屈曲锁紧状态并带动筛管下行；同时使筛管在下行过程中保持管体居中，从而减小与钻杆内壁之间的摩阻；将不带钻头的光钻具组合下入井下预定位置后卸扣，用卡瓦将钻具上端固定在钻井平台上；根据钻具组合最小通径，及设计的钻井液排量和粘度，确定煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置尺寸；将煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置同筛管的引导机构通过螺纹连接；将筛管注入装置安装在井口，将连接完毕的煤层气水平井PE筛管完井用泵送装置、引导机构及筛管通过注入装置安放在钻杆内；开启注入装置，下放筛管；当筛管在井内遇阻严重时，或达到预定注入长度时，割断筛管，根据预先确定的钻井液排量连接钻杆后开泵循环，观察泵压表变...

【专利技术属性】
技术研发人员：申瑞臣，付利，乔磊，田中兰，时文，王开龙，王子健，林盛杰，何爱国，张喜伟，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11