煤层气水平井系统改造方法技术方案

本发明专利技术公开了一种煤层气水平井系统改造方法，包括如下步骤：选择低阶煤层或构造煤层进行改造；第一水平井轨迹钻穿目的煤层的下底板，然后根据煤层轨迹沿着水平方向钻进;第一水平井轨迹采用水泥固井；第一水平井轨迹在目的煤层上边界部位且井斜角45～75°处进行开窗侧钻第二水平井轨迹，然后沿着水平方向钻进；第一水平井轨迹水平段至井底与第二水平井轨迹开窗侧钻点至井底分别下入生产套管以形成第一水平井与第二水平井；第二水平井向下进行定向射孔并进行规模化分段压裂或者拖动压裂；第一水平井向上进行定向射孔并进行水力喷射或者小型压裂造缝；下入油管至煤层气下边界进行排水降压采气。本发明专利技术提高了煤层气对于构造煤、低阶煤的开发效率。

【技术实现步骤摘要】
煤层气水平井系统改造方法
本专利技术涉及地下流体资源开采
，尤其涉及一种煤层气水平井系统改造方法。
技术介绍
煤层气通常采用直井、定向井和水平井进行开采，而常用水平井工艺又分为单主支水平井、两主支多分支水平井、单主支下PE管多分支水平井以及多级压裂U型水平井和从式多级压裂水平井，各种开采方式的共同目标是提高煤层气开采效率以及加大投入产出比。由于我国不同地区煤层地质状况的多样性，以及各区块高、中、低煤阶含量不同，开采效果有很大差别。目前对于占比达80%的构造煤、低阶煤仍处于低效开发状态，即投入产出比很差。主要存在问题有：第一，直井、定向井开采效率低。第二，常规水平井工艺在低阶煤、构造煤的煤层中井眼稳定性差、容易坍塌，易发生井漏及垮塌卡钻等复杂事故。第三，即使井眼完成度较好，钻井泥浆（包括可降解泥浆，因井漏的原因）也可能堵塞煤层气渗流通道。第四，在煤层中钻进，依赖煤层钻遇率以提高泄气面积，一旦煤层钻遇率较低，对后期煤层气产量影响非常大；所谓煤层钻遇率，是指在煤层中的进尺与总进尺的比。第五，煤层轨迹对于排采的影响较大；随着煤层倾角的变化，在一些井段容易形成凹槽，投产排采时，形成水塞。当煤层底部存在结构煤并被钻遇时，煤灰在凹槽处聚集，排采时造成“灰堵”，不利于高产。第六，低阶煤层的低渗透率、煤质破碎等特点，造成煤层气井产气量低或者不产气。在实际煤层气开发过程中主要矛盾体现为低阶煤钻井事故较多，钻井周期长，薄煤层的煤层钻遇率低，目的煤层泥浆污染严重，压裂效果差、成本高，水平井钻井成本与钻井进尺成正比，煤层气开采效果却很低，造成投入产出比较差。授权公告号为CN101956548B的专利文件提供了一种在不增加水平井的占地面积的情况下提高多分支水平井的开采面积、提高开采效率的一种煤层气多分支水平井系统。但是该专利提供的方案中，水平井是在煤层中进行钻井的，依然没有解决低阶煤的井眼井壁坍塌问题，以及随开采时间延长，渗流通道逐渐被堵塞，造成后期低产气或不产气的问题，实际开采效率不高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种煤层气水平井系统改造方法，具有提高煤层气对于构造煤、低阶煤的开发效率，避免了煤层气水平井的井眼井壁坍塌以及渗流通道堵塞的问题，使煤层气水平井开发过程更平稳可靠，并且具有提高前期钻井施工和后期维护性作业效率的效果。具体技术方案如下：一种煤层气水平井系统改造方法，其中，包括如下步骤：选择低阶煤层或构造煤层进行改造，且煤层厚度在1.5～8.0m；第一水平井轨迹钻穿目的煤层的下底板，然后根据煤层轨迹沿着水平方向钻进300～2000m；第一水平井轨迹与目的煤层下边界距离为0.2～2.0m；井口至第一水平井轨迹进入底板后10～20m可选择下入5寸半～7寸技术套管;第一水平井轨迹采用水泥固井；第一水平井轨迹在目的煤层上边界部位且井斜角45～75°处进行开窗侧钻第二水平井轨迹，然后沿着水平方向钻进300～2000m，第二水平井轨迹与目煤层的上边界距离为0.2～2.0m；第一水平井轨迹水平段至井底与第二水平井轨迹开窗侧钻点至井底分别下入4寸～5寸半生产套管以形成第一水平井与第二水平井；第二水平井向下进行定向射孔，第二水平井进行规模化分段压裂或者拖动压裂；第一水平井向上进行定向射孔，第一水平井进行水力喷射或者小型压裂造缝；下入油管至煤层气下边界进行排水降压采气。进一步，第一水平井施工方法包括如下步骤：一开使用D311.2mm牙轮钻头，钻穿基岩风化带20m后，于井深60～80m完钻，下D244.5mm表层套管注水泥全封固；二开使用D215.9mm钻头，钻穿目的煤层后以90°～98°井斜角并保持在目的煤层下0.2～2.0m钻进10～20m后起钻，下入D177.8mm生产套管固井，注水泥封固，水泥浆返至目的煤层顶以上200m；三开使用D152.4mm钻头，根据煤层走向沿水平方向施工第一水平井轨迹，单支钻进300～2000m，下入D114mm生产套管。进一步，第一水平井施工方法包括如下步骤：一开使用D311.2mm牙轮钻头，钻穿基岩风化带20m后，于井深60m完钻，下D244.5mm表层套管，封固地表疏松层、砾石层。下入深度58m，注水泥全封固；二开使用D215.9mm钻头，钻穿目的煤层后以90°～98°井斜角并保持在目的煤层下0.2～2.0m钻进300～2000m完成第一水平井轨迹后起钻，下入D177.8mm生产套管，注水泥固井，水泥浆返至目的煤层顶以上200m。进一步，第二水平井施工方法包括如下步骤：在开窗位置下方2～5m下入可捞式定斜器，避免岩屑进入第一水平井内；起钻更换开窗钻具组合，在井斜角45～75°间进行套管开窗作业；开窗完成后，根据已知第一水平井轨迹及煤层数据，使用D152.4mm钻头沿目的煤层上边界距离为0.2～2.0m、水平井2方向钻进300～2000m完成第二水平井轨迹，下入D114mm生产套管并将套管顶部悬挂在开窗侧钻点，打捞定斜器。进一步，第二水平井对目的层，以60-80m分段向下进行泵送桥塞分簇射孔，建立井筒与目的层的通道，射孔后起出射孔枪进行压裂施工，待全部压裂完成后下入磨铣工具钻磨桥塞，之后完井下泵。进一步，射孔施工包括如下步骤：（1）射孔队到井后，负责人首先核对井号，与现场技术员确定后方能进入井场；（2）射孔队负责人与现场技术员认真核对该井的有关数据和通知单，确认无误后互相填写相关方告知书签字认定；（3）组织召开班前会，根据井场环境及该井施工风险因素的评估，布置风险控制措施，责任落实到人，指定应急逃生路线和集合点；（4）安装电缆防喷器和注脂控制头；（5）连接防喷管；（6）安装隔离短节；（7）安装桥塞坐封工具；（8）安装电子开关；（9）工具串整体连接；（10）安装防喷管吊装装置及密封控制管线；（11）安装地滑轮；（12）起吊防喷管串；（13）连接地面辅助设备；（14）开清蜡闸门；（15）起下工具及坐封桥塞、多簇射孔；（16）放空；（17）卸掉防喷管；（18）拆卸工具。进一步，起下工具及坐封桥塞、多簇射孔的操作步骤如下:（1）检查确认电缆与计量轮、地滑轮的相对位置正确;（2）全开清腊闸门和防掉闸板；（3）操作绞车缓慢下放射孔枪串，待工具串通过防掉闸板后，再将防掉闸板恢复关闭状态；（4）用较慢的速度开始下井，工具下放至距井口70m时，打开软件进行射孔器材的功能测试，确认正常后继续下放；（5）井深100m以上电缆下放速度为600m/h，到达400m时开泵到0.5方/分钟的排量，一旦看到电缆张力增加就慢慢提高电缆速度；（6）当要快到达预订深度时需提前100m告知泵车操作工，提前10m通知泵车准备停泵，提前5m通知停泵；绞车工在通知泵车准备停泵的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤层气水平井系统改造方法，其特征在于，包括如下步骤：/n选择低阶煤层或构造煤层进行改造，且煤层厚度在1.5～8.0m；/n第一水平井轨迹钻穿目的煤层的下底板，然后根据煤层轨迹沿着水平方向钻进300～2000m；第一水平井轨迹与目的煤层下边界距离为0.2～2.0m；/n井口至第一水平井轨迹进入底板后10～20m可选择下入5寸半～7寸技术套管;第一水平井轨迹采用水泥固井；/n第一水平井轨迹在目的煤层上边界部位且井斜角45～75°处进行开窗侧钻第二水平井轨迹，然后沿着水平方向钻进300～2000m，第二水平井轨迹与目煤层的上边界距离为0.2～2.0m；/n第一水平井轨迹水平段至井底与第二水平井轨迹开窗侧钻点至井底分别下入4寸～5寸半生产套管以形成第一水平井与第二水平井；/n第二水平井向下进行定向射孔，第二水平井进行规模化分段压裂或者拖动压裂；/n第一水平井向上进行定向射孔，第一水平井进行水力喷射或者小型压裂造缝；/n下入油管至煤层气下边界进行排水降压采气。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤层气水平井系统改造方法，其特征在于，包括如下步骤：
选择低阶煤层或构造煤层进行改造，且煤层厚度在1.5～8.0m；
第一水平井轨迹钻穿目的煤层的下底板，然后根据煤层轨迹沿着水平方向钻进300～2000m；第一水平井轨迹与目的煤层下边界距离为0.2～2.0m；
井口至第一水平井轨迹进入底板后10～20m可选择下入5寸半～7寸技术套管;第一水平井轨迹采用水泥固井；
第一水平井轨迹在目的煤层上边界部位且井斜角45～75°处进行开窗侧钻第二水平井轨迹，然后沿着水平方向钻进300～2000m，第二水平井轨迹与目煤层的上边界距离为0.2～2.0m；
第一水平井轨迹水平段至井底与第二水平井轨迹开窗侧钻点至井底分别下入4寸～5寸半生产套管以形成第一水平井与第二水平井；
第二水平井向下进行定向射孔，第二水平井进行规模化分段压裂或者拖动压裂；
第一水平井向上进行定向射孔，第一水平井进行水力喷射或者小型压裂造缝；
下入油管至煤层气下边界进行排水降压采气。


2.如权利要求1所述的煤层气水平井系统改造方法，其特征在于，第一水平井施工方法包括如下步骤：
一开使用D311.2mm牙轮钻头，钻穿基岩风化带20m后，于井深60～80m完钻，下D244.5mm表层套管注水泥全封固；
二开使用D215.9mm钻头，钻穿目的煤层后以90°～98°井斜角并保持在目的煤层下0.2～2.0m钻进10～20m后起钻，下入D177.8mm生产套管固井，注水泥封固，水泥浆返至目的煤层顶以上200m；
三开使用D152.4mm钻头，根据煤层走向沿水平方向施工第一水平井轨迹，单支钻进300～2000m，下入D114mm生产套管。


3.如权利要求1所述的煤层气水平井系统改造方法，其特征在于，第一水平井施工方法包括如下步骤：
一开使用D311.2mm牙轮钻头，钻穿基岩风化带20m后，于井深60m完钻，下D244.5mm表层套管，封固地表疏松层、砾石层。下入深度58m，注水泥全封固；
二开使用D215.9mm钻头，钻穿目的煤层后以90°～98°井斜角并保持在目的煤层下0.2～2.0m钻进300～2000m完成第一水平井轨迹后起钻，下入D177.8mm生产套管，注水泥固井，水泥浆返至目的煤层顶以上200m。


4.如权利要求2或3所述的煤层气水平井系统改造方法，其特征在于，第二水平井施工方法包括如下步骤：
在开窗位置下方2～5m下入可捞式定斜器，避免岩屑进入第一水平井内；
起钻更换开窗钻具组合，在井斜角45～75°间进行套管开窗作业；
开窗完成后，根据已知第一水平井轨迹及煤层数据，使用D152.4mm钻头沿目的煤层上边界距离为0.2～2.0m、水平井2方向钻进300～2000m完成第二水平井轨迹，下入D114mm生产套管并将套管顶部悬挂在开窗侧钻点，打捞定斜器。


5.如权利要求4所述的煤层气水平井系统改造方法，其特征在于，第二水平井对目的层，以60-80m分段向下进行泵送桥塞分簇射孔，建立井筒与目的层的通道，射孔后起出射孔枪进行压裂施工，待全部压裂完成后下入磨铣工具钻磨桥塞，之后完井下泵。


6.如权利要求5所述的煤层气水平井系统改造方法，其特征在于，射孔施工包括如下步骤：
（1）射孔队到井后，负责人首先核对井号，与现场技术员确定后方能进入井场；
（2）射孔队负责人与现场技术员认真核对该井的有关数据和通知单，确认无误后互相填写相关方告知书签字认定；
（3）组织召开班前会，根据井场环境及该井施工风险因素的评估，布置风险控制措施，责任落实到人，指定应急逃生路线和集合点；
（4）安装电缆防喷器和注脂控制头；
（5）连接防喷管；
（6）安装隔离短节；
（7）安装桥塞坐封工具；
（8）安装电子开关；
（9）工具串整体连接；
（10）安装防喷管吊装装置及密封控制管线；
（11）安装地滑轮；
（12）起吊防喷管串；
（13）连接地面辅助设备；
（14）开清蜡闸门；
（15）起下工具及坐封桥塞、多簇射孔；
（16）放空；
（17）卸掉防喷管；
（18）拆卸工具。


7.如权利要求6所述的煤层气水平井系统改造方法，其特征在于，起下工具及坐封桥塞、多簇射孔的操作步骤如下:
（1）检查确认电缆与计量轮、地滑轮的相对位置正确;
（2）全开清腊闸门和防掉闸板；
（3）操作绞车缓慢下放射孔枪串，待工具串通过防掉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈天昊，
申请(专利权)人：河北佐和佑石油技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13