煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的方法技术

本发明专利技术提供一种煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的方法，包括：（１）从地面向下钻一口直井；（２）在钻透目标煤层之后继续钻进以形成口袋；（３）扩孔以形成洞穴；（４）使直井的井筒中充满清水；（５）将充填沙投入所述直井的井筒的清水中，并使充填沙在所述口袋中沉积压实，直至充填沙充满所述口袋，其顶表面达到洞穴的底端至洞穴顶端的范围内；（６）在与直井相隔常规距离的位置处钻出一口水平井，使该水平井与直井的洞穴相连通，并且进一步钻进形成多分支水平井；（７）在形成多分支水平井和直井之后，将口袋中的充填沙和沉积物捞取出来。采用本发明专利技术的方法能够提高捞砂速度，也可确保水平段井眼不被捞取物堵塞。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，在开采煤层气处打出 一口直井，在钻透目标煤层之后，继续钻进以在直井的下端形成用于收集沉积物的口袋；在 直井与目标煤层相对应的部分处进行扩孔以形成洞穴；在与直井相隔常规距离位置，钻出 与直井洞穴相连通的水平井；在煤层气开采投产前将钻水平井时掉落到口袋中的沉积物取 出以清空口袋和投产后排采过程中对直井口袋中的沉积物进行清理。
技术介绍
在煤层气多分支水平井、U型井的钻井工程中，通常在准备开采煤层气的位置处向 下钻一口直井，并在钻进煤层段之后，继续向下钻入足够的深度以形成直井的口袋。在直井 与煤层段相对应的部分处进行扩孔以形成洞穴。由于口袋位于直井井筒的最下端，所以可 用于在开采煤层气过程中收集沉积下来的砂石、岩屑、煤块等沉积物，从而保持排采作业的 连续性。然后，在与直井相隔常规距离处钻一 口多分支水平井。在钻水平井的过程中，先从 地面沿竖直方向向下打井，到达一定深度后造斜从而逐渐过渡成沿水平方向朝向直井的位 置延伸，使得水平井与直井在直井的洞穴处相互连通，之后继续向目标煤层钻进并形成多 分支水平井。在钻水平井过程中，通常采用钻井立柱钻入目标煤层中而形成水平井。同时，需要 将钻井液注入钻井立柱的空腔中，并使得钻井液流过钻井立柱的空腔到达水平井当时的尽 头，然后从钻井立柱与水平通道之间的环空中返回，由此实现钻井液在钻井立柱中的循环 流动。该循环流动的目的在于冲洗钻井过程中形成的砂石、岩屑、煤块等沉积物，并将这 些沉积物夹带在钻井液中以返回到地面，然后从井口的过滤器一般为震动筛处流出过滤， 以备循环使用。如上文所述的口袋位于直井的最下端，直井中与水平井相互连通的洞穴位于所述 口袋的上方，因此在水平井钻井过程中，夹带在钻井液中的沉积物在流经洞穴时大块的砂 石、岩屑和煤块会掉落到洞穴中。由于口袋在煤层气开采过程中具有收集沉积物保持产气 通道畅通的作用，所以必须在开采煤层气之前将掉落到口袋中的沉积物捞取出来，以使口 袋保持清空状态。为此，在钻完直井之后、开钻多分支水平井之前，需要将粘度很高的稠泥浆填入口 袋和洞穴中，从而防止在钻多分支水平井的过程中产生的砂石、岩屑、煤块等沉积物掉落到 口袋中并在口袋中下沉和积压造成捞砂困难。然后，在钻完多分支水平井之后，需要将口袋 中的稠泥浆以及其中沉积的砂石、岩屑、煤块等沉积物捞取出来以将口袋清空，从而使口袋 有空间实现上述收集沉积物并保持排采作业的连续性。另外，在煤层气开采一段时间以后， 水平井段中随着清水和煤层气流动而掉落入直井口袋中的例如砂石、岩屑、煤块等沉积物 会将口袋填满，造成排采被迫停止，这时仍然需要捞取沉积的砂石、岩屑、煤块等沉积物以将口袋清空从而继续收集沉积下来的砂石、岩屑、煤块等沉积物。但是，由于稠泥浆本身属于悬浮体，所以如果钻井过程中产生的砂石、岩屑、煤块 等沉积物过多或者收集这些沉积物的时间过长，那么砂石、岩屑、煤块等沉积物将会在稠泥 浆中沉降，而不能按照所需要的那样浮在稠泥浆的上方方便捞取清空口袋。沉积物在稠泥 浆中沉降所形成的沉积物和稠泥浆的混合物是不易于捞取的，使得清空口袋的操作难于进 行。为了防止沉积物堆积在口袋中并保障口袋的有效容积，中国专利技术专利申请 CN1651715A中公开了一种在口袋的上部设置桥塞或可回收式封隔器的结构，“为了使已经 形成的口袋免遭堵塞，可在目标储层之下的一定距离处设置可钻式桥塞或可回收式封隔器，然后再在目标储层处造人工洞穴......特别是，如果桥塞上的岩屑不多，不会显著影响口袋的容积，在开始抽放煤层瓦斯之前，可以直接把桥塞钻掉，使得口袋开通，这样操作 更方便。相反，如果桥塞上的岩屑很多，将显著影响口袋的容积，在开始抽放煤层瓦斯之前， 应该通过把桥塞移出直井使得口袋开通，以保证产气通道的长时间畅通”。因此，在煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的过程中，需要一种相对于现有 技术来说能够提高捞砂速度的捞砂方法，也需要尽量减少稠泥浆等对煤层的污染。
技术实现思路
为此，本专利技术要解决的技术问题是提供能够在煤层气开采中清理直井口袋中的沉 积物的过程中提高捞砂速度并且尽量减少对煤层的污染的捞砂方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物 的方法，包括下述步骤(1)采用钻具从地面向下钻一口直井；(2)在钻透目标煤层之后， 继续钻进以在所述直井的下端形成用于收集沉积物的口袋；(3)在所述直井与目标煤层相 对应的部分处进行扩孔以形成洞穴；(4)使直井的井筒中充满清水，之后将钻具起出直井； (5)将充填沙投入所述直井的井筒的清水中，并使所述充填沙在所述口袋中沉积压实，直 至充填沙充满所述口袋，其顶表面达到所述洞穴的底端至顶端的范围内；(6)在与直井相 隔常规距离的位置处按照传统的水平井钻井工艺钻出水平井，其水平通道与直井的洞穴相 连通后，沿目标煤层钻进，形成多分支水平井；(7)在形成所述多分支水平井和直井之后、 开采煤层气之前，将所述口袋中的充填沙和沉积物捞取出来。采用这种改进的煤层气开采 中清理直井口袋中的沉积物的方法，通过向直井的井筒中投入充填沙，充填沙压实填满在 直井下端的口袋中形成充填沙层，当砂石、岩屑、煤块等沉积物掉落到口袋中的充填沙层上 时，不会继续沉降入充填沙层中，从而能够提高捞砂速度，此外，由于采用充填沙代替稠泥 浆，所以可减少稠泥浆对煤层的污染。作为本专利技术的改进，使直井井筒中充满清水是按照下述方式实现的，将清水注入 所述钻具的空腔以流动至口袋，使钻入直井时进入口袋的泥浆从钻具与直井井筒之间的环 空排出所述直井之外，从而使直井井筒中充满清水。这种方法能够使泥浆全部移除离开直 井，防止在投入充填沙的过程中导致泥浆与充填沙相互混合降低充填沙层的纯度。对于本专利技术所投入的充填沙来说，采用河沙时，优选在投入河沙之前用1毫米孔 径的筛布对河沙进行筛选，使所投入的河沙干净且颗粒均勻。作为另一种优选方案，所述充 填沙采用粒径为0. 45-0. 9毫米的压裂砂。这两种优选方案均可以得到干净且颗粒均勻的5充填沙，从而在口袋中形成充实致密的充填沙层，防止砂石、岩屑、煤块等沉积物掉落到充 填沙层中。作为本专利技术的进一步的改进，在向直井井筒投放充填沙时，使所述充填沙沉积后 的顶端的高度达到超出所述洞穴的底端上方0. 5-1. 5米的位置。由此，在直井与水平井相 互连通时保证充填沙层的致密性，防止口袋内积聚非均质的沉积物，从而方便此后提取沉 积物和充填沙层的操作。同时，也可以为后续作业使用的仪器留有下入空间。作为本专利技术的更进一步改进，采用捞砂泵将所述口袋中的充填沙和沉积物捞取出 来，由此清空所述口袋。采用捞砂泵能够通过提取的方式将沉积物和充填沙层直接地提取 出来，加快捞砂速度，同时也避免了沉积物扩散入水平井导致水平井堵塞的风险。作为本专利技术上述更进一步改进的替换方案，将由钻头、钻杆和螺杆组成的冲砂管 柱插入直井的口袋中，泵送清水进入所述冲砂管柱，通过所述冲砂管柱冲击充填沙和沉积 物使其破碎并在清水循环的作用下沿所述直井的井筒返出。采用冲砂管柱能够冲击破碎口 袋中不均勻或者坚硬的沉积物，并通过清水循环使其返回至直井的井口。作为该替换方案 的进一步改进，在已破碎的充填沙和沉积物未完全返出所述直井而仍有部分存留在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的方法，包括下述步骤：　　（１）采用钻具从地面向下钻一口直井；　　（２）在钻透目标煤层之后，继续钻进以在所述直井的下端形成用于收集沉积物的口袋；　　（３）在所述直井与目标煤层相对应的部分处进行扩孔以形成洞穴；　　（４）使直井的井筒中充满清水，之后将钻具起出直井；　　（５）将充填沙投入所述直井的井筒的清水中，并使所述充填沙在所述口袋中沉积压实，直至充填沙充满所述口袋，其顶表面达到洞穴的底端至洞穴的顶端的范围内；　　（６）在与直井相隔常规距离的位置处按照传统的水平井钻井工艺钻出水平井，其水平通道与直井的洞穴相连通后，沿目标煤层钻进，形成多分支水平井；　　（７）在形成所述多分支水平井和直井之后、开采煤层气之前，将所述口袋中的充填沙和沉积物捞取出来。

【技术特征摘要】
一种煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的方法，包括下述步骤(1)采用钻具从地面向下钻一口直井；(2)在钻透目标煤层之后，继续钻进以在所述直井的下端形成用于收集沉积物的口袋；(3)在所述直井与目标煤层相对应的部分处进行扩孔以形成洞穴；(4)使直井的井筒中充满清水，之后将钻具起出直井；(5)将充填沙投入所述直井的井筒的清水中，并使所述充填沙在所述口袋中沉积压实，直至充填沙充满所述口袋，其顶表面达到洞穴的底端至洞穴的顶端的范围内；(6)在与直井相隔常规距离的位置处按照传统的水平井钻井工艺钻出水平井，其水平通道与直井的洞穴相连通后，沿目标煤层钻进，形成多分支水平井；(7)在形成所述多分支水平井和直井之后、开采煤层气之前，将所述口袋中的充填沙和沉积物捞取出来。2.根据权利要求1所述的煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的方法，其中，使直 井井筒中充满清水是按照下述方式实现的，将清水注入所述钻具的空腔以流动至口袋，使 钻入直井时进入口袋的泥浆从钻具与直井井筒之间的环空排出所述直井之外，从而使直井 井筒中充满清水。3.根据权利要求2所述的煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的方法，其中，所述 投入直井井筒的清水中的充填沙是河沙，在投入之前用1毫米孔径的筛布对其进行筛选， 使所投入的河沙干净且颗粒均勻。4.根据权利要求2所述的煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的方法，其中，所述 投入直井井筒的清水中的充填沙是粒径为0. 45-0. 9毫米的压裂砂。5.根据权利要求1所述的煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的方法，其中，在投 入充填沙之前采用1毫米孔径的筛布对充填沙进行筛选，使所投入的充填沙干净且颗粒均 勻。6.根据权利要求1所述的煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的方法，其中，采用 粒径为0. 45-0. 9毫米的压裂砂投入直井的井筒。7.根据权利要求1至6中任一项所述的煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的方 法，其中，在向直井井筒投入充填沙时，使所述充填沙沉积后的顶端的高度达到超出所述洞 穴的底端上方0. 5-1. 5米的位置。8.根据权利要求7所述的煤层气开采中清理直井口袋中的沉积物的方法，其中，采用 捞砂泵将所述口袋中的充填沙和沉积物捞取出来，由此清空所述口袋。9.根据权利要求1至6中任一项所述的煤层气开采中清理...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华强，范龙江，潘军，周洋，张延峰，
申请(专利权)人：北京奥瑞安能源技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]