[發明專利]一種煤層氣多分支水平井系統

有效

• 申請號: 201210448955.4
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102979498A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 楊勇;倪元勇;崔樹清;王風銳;楊文權;李立昌;周立春;鄒志剛
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B43/30
• 分類號: E21B43/30
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 李玉明

技術領域

本發明涉及煤層氣技術領域，特別涉及煤層氣開采領域，尤其是涉及一種煤層氣多分支水平井系統。

背景技術

參閱圖1。目前，煤層氣多分支水平井鉆井技術是實現煤層氣高效開采的重要鉆井技術，現有的煤層氣多分支水平井系統都是由一口多分支水平井1與一口或兩口直井2配合構成的一個井組。直井2完井管串在煤層段加入一根玻璃鋼套管，便于后期造洞穴銑割套管，玻璃鋼套管上端面超出煤頂不少于2m，下端面位于煤底以下0.3m左右，利用造穴技術在煤層段玻璃鋼套管處造洞穴，洞穴直徑0.2～0.6m。多分支水平井1包括直井段、造斜段、水平段，在進入煤層前造斜，水平段在煤層7與第一排采直井洞穴3連通，并沿煤層方向延伸至預定距離。或在與直井洞穴連通后，分成2個主支，兩個主支間夾角10～15°，并按設計方位并沿煤層方向延伸至預定距離。在水平井的主支井眼鉆6～8個分支10，分支10間距100～150m，分支10與主支4夾角20～45°。

上述的這種多分支水平井，其主支4、分支10以及水平井1與排采直井2連通的直井洞穴3均在煤層7中，由于煤層力學性質較脆，煤層中發育相互垂直的面割理和端割理，在鉆井過程中，鉆具長時間在煤層段井眼中起下和轉動，容易導致煤層井眼被破壞或造成復雜事故。所謂復雜事故是指鉆具在井下不能正常鉆進或起下的情況。一旦出現事故復雜，可能造成整段水平井無法繼續施工和前面已經鉆成的主井眼和分支井眼阻塞，鉆具無法重入，導致主井眼和分支井眼的分布和形狀無法滿足設計要求，影響了所鉆井對煤層的控制面積，而且由于前面已鉆成井段的報廢造成大量人力物力財力的浪費。

現有煤層氣多分支水平井存在的主要技術問題有：

（1）現有實施的多分支水平井，要求主井眼4和分支井眼10在煤層7中延伸，由于煤層極易垮塌，導致鉆井復雜事故頻出，鉆井周期長，鉆井成本高；

（2）現有多分支水平井軌跡追求煤層鉆遇率，所謂煤層鉆遇率，是指在煤層中的進尺與總進尺的比。隨著煤層傾角的變化，在一些井段容易形成凹槽，投產排采時，形成水塞。當煤層底部存在結構煤并被鉆遇時，煤灰在凹槽處聚集，排采時造成“灰堵”，不利于高產；

（3）由于水平井段煤巖的不穩定性，完鉆后的水平井眼4不能重入，不能對井進行維護性處理，主井眼一旦坍塌，會堵塞煤層氣排采通道，導致產量劇減；

（4）現有第一排采直井2在煤層7中造洞穴，方便了水平井1與直井2的連通，但在后續抽排中易出現洞穴垮塌，或者井眼部分錯位，導致排采設備難以入位；

（5）由于煤層漏失壓力小、易垮塌，造成現有多分支水平井完鉆后或排采生產過程中，洗井困難；

（6）現有煤層氣多分支水平井是在第一排采直井2通過下入排采設備，進行排水、采氣，排采效率受限。

中國專利，專利號為CN201020540466.8的“一種煤層氣水平井系統”，披露了一種煤層氣水平井系統，該專利通過將多分支水平井的直井段作為另一多分支水平井的配合直井使用，不但有效地提高了空間利用率，更能有效地利用資源，減少了水平井地面鉆前工程的施工量、鉆井施工量，節約了成本。但該專利未涉及如何穩定成井方面的問題，水平井主支和分支在煤層中鉆進，煤層氣水平井鉆井施工和后期維護性作業過程中井眼坍塌問題依然嚴重。

發明內容

本發明的目的是：提供一種煤層氣多分支水平井系統，解決煤層氣水平井主井眼井壁坍塌問題，建立一種穩定的煤層氣多分支水平井開發排水、疏灰、采氣通道，為鉆井施工和后期維護性作業提供穩定的井眼環境。

本發明采用的技術方案是：煤層氣多分支水平井系統，其特征在于：該系統由一口多分支水平井、第一排采直井和第二排采直井組成，所述的多分支水平井的水平段由主支、分支和脈支組成；第一排采直井有第一排采直井洞穴，第二排采直井有第二排采直井洞穴；多分支水平井分別與第一排采直井和第二排采直井連通，多分支水平井與第一排采直井連通的位置是第一排采直井洞穴，多分支水平井與第二排采直井連通的位置是第二排采直井洞穴；第一排采直井洞穴和第二排采直井洞穴在煤層頂板內或第一排采直井洞穴和第二排采直井洞穴在煤層底板內，多分支水平井的水平段在穩定的煤層頂板或煤層底板鉆進，形成穩定的巷道，該多分支水平井系統適用于有穩定頂板或煤層底板巖層的單斜煤層。

多分支水平井水平段由主支、分支、脈支構成，主支、分支、脈支在排采中分別具有不同的功能。主支的主要作用是提供穩定的排水、疏灰、采氣通道，分支的主用作用是控制水平井在煤層中的展布形態和產氣面積，脈支的主要作用是打破煤層內夾矸層對下部煤層氣的遮擋，增大泄氣通道。