一种水平分支多井组对接井及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种水平分支多井组对接井及其施工方法，该对接井采用一口水平井对应至少两个垂直井组的分布结构，每个垂直井组包括至少两口垂直井；每个垂直井组的垂直井分别在各自底部的靶点处与所述水平井连通，构成与各垂直井组一一对应的水平采矿通道，其中，垂直井的底部的靶点位于目标矿层中。本发明专利技术采用了新颖的钻井分布形式，可增加矿层裸露面积，提高采矿效率，降低钻井成本，减少工期，降低采矿风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地质矿产开采
，尤其涉及，该种水平分支多井组对接井适用于可溶性固体矿产、煤层气、稠油蒸汽辅助重力开采和页岩气开采，特别适用于盐矿和天然碱矿的开采。
技术介绍
地质矿产包括天然气、煤成气、煤层气、煤矿瓦斯等气体矿产，石油、地下水等液体矿产，煤、金属等固体矿产。适用于开采这些地质矿产的井型有多种多样，其中水平对接井应用比较普遍。目前，水平对接井通常采用如图1所示的一口水平井3A对接一口垂直井2A的结构。水平对接井是指目标矿层8井斜角达到或接近90°，井身沿水平方向或者目标矿层8钻进一定长度与垂直井2A在目标矿层8对接的井，从地面I开孔，先钻进水平井3A的垂直段3A1，再从造斜点B开始以预先设计的造斜半径R·钻进造斜段3A2，钻遇见矿点P后，沿目标矿层8钻进一定长度的水平段6A，与垂直井2A的目标靶点T对接连通，其中，本领域技术人员均清楚，在钻进垂直井2A后要下入表层套管9A和技术套管10A，在钻进垂直段3A1后要下入表层套管，在钻进造斜段3A2后要下入技术套管。相对于垂直井2A来说，水平对接井可以极大地增大矿层裸露面积，提高矿产产量。目前通常采用随钻测量的方法实现水平井与垂直井的对接，该种方法具有相对较大的测量误差，这也是目前通常采用单一的一对一的钻井结构的主要原因。水平对接井采用单一的一对一的钻井结构，存在以下主要缺陷:1)水平井的造斜段与矿层接触部位在经过长时间开采后，容易堆积岩屑和上部岩层垮塌，从而堵塞通道造成整个井组报废；2)水平井工程造价为垂直井的2 3倍，采用传统水平对接井大规模开采矿区，提高了工程造价；3)采用传统水平对接井大规模开采矿区时，每口水平井均要施工垂直段和造斜段来完成水平采矿通道对接，提高了工程工作量和延长了工期。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是针对单一的一对一的钻井结构存在的技术缺陷，提供一种水平分支多井组对接井，该种钻井分布形式能够增加矿层裸露面积、提高采矿效率、降低钻井成本、减少工期和降低采矿风险。本专利技术采用的技术方案为:一种水平分支多井组对接井，采用一口水平井对应至少两个垂直井组的分布结构，每个垂直井组包括至少两口垂直井；每个垂直井组的垂直井分别在各自底部的靶点处与所述水平井连通，构成与各垂直井组一一对应的水平采矿通道，其中，垂直井的底部的靶点位于目标矿层中。其中，所述水平井在同一分支点与各垂直井组连通。本专利技术的另一个目的是提供一种可形成上述水平分支多井组对接井的施工方法。本专利技术采用的技术方案为:一种水平分支多井组对接井的施工方法，包括各垂直井的施工方法和水平井的施工方法，所述垂直井的施工方法为:步骤1:钻进垂直井到目标矿层，为垂直井下入垂直井表层套管和垂直井技术套管并用油井水泥固井，所述垂直井为待与水平井连通的目标靶井；步骤2:为垂直井安装井口装置，将中心管下入垂直井的底部进行建槽，以在垂直井的底部形成溶腔，所述溶腔的中心为目标靶井的靶点；所述水平井的施工方法为:步骤1:进行水平井垂直段的施工，首先采用大直径钻头常规回转钻进垂直段至设计深度，提钻并进行录井和测井，洗井后下入水平井表层套管并用油井水泥固井；再采用中直径钻头常规回转钻进垂直段至设计的造斜点；步骤2:进行水平井造斜段的施工，提钻更换为造斜钻具组合，采用中直径钻头钻进造斜段，利用有线或者无线随钻测量仪连续监测和控制钻进轨迹，钻遇目标矿层达到见矿点后提钻并进行录井和测井，洗井后下入水平井技术套管并用油井水泥固井；步骤3:进行水平井水平段的施工，采用小直径钻头先钻进与第一垂直井组连通的第一条水平采矿通道，再从第一条水平采矿通道上选取的分支点开始顺次钻进与其他垂直井组连通的水平采矿通道，使得水平段的施工包括见矿点和第一垂直井组的与见矿点临近的靶点间的对接，分支点和其他垂直井组的与分支点临近的靶点间的对接，以及同一垂直井组的相邻靶点间的对接，所述对接的起始点被称为起始靶点，终止点被称为终止靶点，所述起始靶点与终止靶点间的对接方法为:采用小直径钻头从起始靶点开始钻进，在距离终止靶点的预定距离处，从水平井提钻，并在钻头后造斜钻具前加入磁信号发生装置，另外，打开终止靶点所在的垂直井的井口装置，用测井电缆下入探管至终止靶点处，利用旋转磁导向方法引导钻头连通终止靶点；之后，水平井提钻，取下磁信 号发生装置，从终止靶点所在的垂直井中提出探管并关闭井口>J-U ρ α装直。其中，所述磁信号发生装置包括接头主体和环形永久磁铁，所述环形永久磁铁安装于接头主体内部的水眼中，环形永久磁铁的外径与水眼的直径相配合，且环形永久磁铁与接头主体同轴，所述环形永久磁铁的外壁通过工业胶水与接头主体的形成水眼的内壁粘接在一起，使环形永久磁铁与接头主体粘合为一整体；所述接头主体的一端为与水眼相通、且同轴的用于与钻具连接的钻具接头，另一端为与水眼相通、且同轴的用于与钻头连接的钻头接头。本专利技术的有益效果为:采用本专利技术的水平分支多井组对接井，由于对于每条水平采矿通道而言，均增加了位于最前方的靶点，克服了造斜段见矿点处容易堆积岩屑引起的通道堵塞，使水平通道可以在水平井和垂直井组的各垂直井之间进行任意循环；另外，本专利技术的对接井布局及钻进方法丰富了钻井井型，增加了矿层裸露面积，提高了采矿效率，降低了钻井成本，减少了工期，降低了采矿风险。而本专利技术的施工方法在水平井造斜段和水平段钻进过程中，利用随钻测量仪连续监测和控制钻进轨迹，并在水平井与垂直井的对接过程中，利用旋转磁导向技术实现准确中靶，保证了本专利技术的水平分支多井组对接井的实施。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是典型的水平对接井剖面示意图。图2是根据本专利技术的水平分支多井组对接井的一种布局结构的立体示意图。图3a、3b分别示出了根据本专利技术的水平分支多井组对接井的不同的布局结构的平面示意图；图4示出了本专利技术的施工方法中采用的磁信号发生装置的结构剖面图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。实施例1:如图2所示，本实施例的水平分支多井组对接井采用一口水平井3对应两个垂直井组的分布结构，第一垂直井组又包括两口垂直井21a、21b，第二垂直井组又包括两口垂直井22a、22b ;垂直井21a、21b、22a、22b分别在各自底部的靶点处(图中标识了垂直井21a的靶点21T1和垂直井21b的靶点21T2)与水平井3连通，构成与两个垂直井组一一对应的第一和第二水平采矿通道61、62，其中，垂直井的底部的靶点位于目标矿层中8。实施例2:如图3a所示，本实施例的水平分支多井组对接井采用一口水平井3对应两个垂直井组的分布结构，两个垂直井组又分别包括三口垂直井，共形成两个水平采矿通道。实施例3:如图3b所示，本实施例的水平分支多井组对接井采用一口水平井3对应三个垂直井组的分布结构，每个垂直井组又分别包括两口垂直井，共形成三个水平采矿通道。现以实施例1的分布结构为例，具体说明本专利技术的水平分支多井组对接井的施工方法:步骤1:分别钻进四口垂直井2la、2lb、22a、22b到目标矿层8，进行录井和测井，以准确判断出目标矿层8的钻井深度，控制好钻孔井斜使其尽量垂直，在相应深度处分别下入垂直井表层套管9和垂直井技术套管10，并用油井水泥固井；在此，钻进垂直井的方法与现有方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平分支多井组对接井，其特征在于：采用一口水平井对应至少两个垂直井组的分布结构，每个垂直井组包括至少两口垂直井；每个垂直井组的垂直井分别在各自底部的靶点处与所述水平井连通，构成与各垂直井组一一对应的水平采矿通道，其中，垂直井的底部的靶点位于目标矿层中。

【技术特征摘要】
1.一种水平分支多井组对接井，其特征在于:采用一口水平井对应至少两个垂直井组的分布结构，每个垂直井组包括至少两口垂直井；每个垂直井组的垂直井分别在各自底部的靶点处与所述水平井连通，构成与各垂直井组一一对应的水平采矿通道，其中，垂直井的底部的靶点位于目标矿层中。2.根据权利要求1所述的水平分支多井组对接井，其特征在于:所述水平井在同一分支点与各垂直井组连通。3.根据权利要求2所述的水平分支多井组对接井的施工方法，包括各垂直井的施工方法和水平井的施工方法，所述垂直井的施工方法为: 步骤1:钻进垂直井到目标矿层，为垂直井下入垂直井表层套管和垂直井技术套管并用油井水泥固井； 步骤2:为垂直井安装井口装置，将中心管下入垂直井的底部进行建槽，以在垂直井的底部形成溶腔，所述溶腔的中心形成垂直井的靶点；其特征在于， 所述水平井的施工方法为: 步骤1:进行水平井垂直段的施工，首先采用大直径钻头常规回转钻进垂直段至设计深度，提钻并进行录井和测井，洗井后下入水平井表层套管并用油井水泥固井；再采用中直径钻头常规回转钻进垂直段至设计的造斜点； 步骤2:进行水平井造斜段的施工，提钻更换为造斜钻具组合，采用中直径钻头钻进造斜段，利用有线或者无线随钻测量仪连续监测和控制钻进轨迹，钻遇目标矿层达到见矿点后提钻并进行录井和测井，洗井后下入水平井技术套管并用油井水泥固井； 步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡汉月，刘志强，刘海翔，林修阔，刘汪威，隆东，
申请(专利权)人：中国地质科学院勘探技术研究所，地质矿产廊坊聚力岩土工程开发公司，
类型：发明
国别省市：