[發明專利]一種水平分支多井組對接井及其施工方法

有效

• 申請號: 201310143817.X
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103216234A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 胡漢月;劉志強;劉海翔;林修闊;劉汪威;隆東
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院勘探技術研究所;地質礦產廊坊聚力巖土工程開發公司
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16;E21B43/30;E21B7/00
• 代理公司: 北京英特普羅知識產權代理有限公司 11015
• 代理人: 齊永紅;郭少晶

技術領域

本發明涉及地質礦產開采技術領域，尤其涉及一種水平分支多井組對接井及其施工方法，該種水平分支多井組對接井適用于可溶性固體礦產、煤層氣、稠油蒸汽輔助重力開采和頁巖氣開采，特別適用于鹽礦和天然堿礦的開采。

背景技術

地質礦產包括天然氣、煤成氣、煤層氣、煤礦瓦斯等氣體礦產，石油、地下水等液體礦產，煤、金屬等固體礦產。適用于開采這些地質礦產的井型有多種多樣，其中水平對接井應用比較普遍。

目前，水平對接井通常采用如圖1所示的一口水平井3A對接一口垂直井2A的結構。水平對接井是指目標礦層8井斜角達到或接近90°，井身沿水平方向或者目標礦層8鉆進一定長度與垂直井2A在目標礦層8對接的井，從地面1開孔，先鉆進水平井3A的垂直段3A1，再從造斜點B開始以預先設計的造斜半徑R鉆進造斜段3A2，鉆遇見礦點P后，沿目標礦層8鉆進一定長度的水平段6A，與垂直井2A的目標靶點T對接連通，其中，本領域技術人員均清楚，在鉆進垂直井2A后要下入表層套管9A和技術套管10A，在鉆進垂直段3A1后要下入表層套管，在鉆進造斜段3A2后要下入技術套管。相對于垂直井2A來說，水平對接井可以極大地增大礦層裸露面積，提高礦產產量。目前通常采用隨鉆測量的方法實現水平井與垂直井的對接，該種方法具有相對較大的測量誤差，這也是目前通常采用單一的一對一的鉆井結構的主要原因。

水平對接井采用單一的一對一的鉆井結構，存在以下主要缺陷：1）水平井的造斜段與礦層接觸部位在經過長時間開采后，容易堆積巖屑和上部巖層垮塌，從而堵塞通道造成整個井組報廢；2）水平井工程造價為垂直井的2～3倍，采用傳統水平對接井大規模開采礦區，提高了工程造價；3）采用傳統水平對接井大規模開采礦區時，每口水平井均要施工垂直段和造斜段來完成水平采礦通道對接，提高了工程工作量和延長了工期。

發明內容

本發明的一個目的是針對單一的一對一的鉆井結構存在的技術缺陷，提供一種水平分支多井組對接井，該種鉆井分布形式能夠增加礦層裸露面積、提高采礦效率、降低鉆井成本、減少工期和降低采礦風險。

本發明采用的技術方案為：一種水平分支多井組對接井，采用一口水平井對應至少兩個垂直井組的分布結構，每個垂直井組包括至少兩口垂直井；每個垂直井組的垂直井分別在各自底部的靶點處與所述水平井連通，構成與各垂直井組一一對應的水平采礦通道，其中，垂直井的底部的靶點位于目標礦層中。

其中，所述水平井在同一分支點與各垂直井組連通。

本發明的另一個目的是提供一種可形成上述水平分支多井組對接井的施工方法。

本發明采用的技術方案為：一種水平分支多井組對接井的施工方法，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為：

步驟1：鉆進垂直井到目標礦層，為垂直井下入垂直井表層套管和垂直井技術套管并用油井水泥固井，所述垂直井為待與水平井連通的目標靶井；

步驟2：為垂直井安裝井口裝置，將中心管下入垂直井的底部進行建槽，以在垂直井的底部形成溶腔，所述溶腔的中心為目標靶井的靶點；

所述水平井的施工方法為：

步驟1：進行水平井垂直段的施工，首先采用大直徑鉆頭常規回轉鉆進垂直段至設計深度，提鉆并進行錄井和測井，洗井后下入水平井表層套管并用油井水泥固井；再采用中直徑鉆頭常規回轉鉆進垂直段至設計的造斜點；

步驟2：進行水平井造斜段的施工，提鉆更換為造斜鉆具組合，采用中直徑鉆頭鉆進造斜段，利用有線或者無線隨鉆測量儀連續監測和控制鉆進軌跡，鉆遇目標礦層達到見礦點后提鉆并進行錄井和測井，洗井后下入水平井技術套管并用油井水泥固井；

步驟3：進行水平井水平段的施工，采用小直徑鉆頭先鉆進與第一垂直井組連通的第一條水平采礦通道，再從第一條水平采礦通道上選取的分支點開始順次鉆進與其他垂直井組連通的水平采礦通道，使得水平段的施工包括見礦點和第一垂直井組的與見礦點臨近的靶點間的對接，分支點和其他垂直井組的與分支點臨近的靶點間的對接，以及同一垂直井組的相鄰靶點間的對接，所述對接的起始點被稱為起始靶點，終止點被稱為終止靶點，所述起始靶點與終止靶點間的對接方法為：

采用小直徑鉆頭從起始靶點開始鉆進，在距離終止靶點的預定距離處，從水平井提鉆，并在鉆頭后造斜鉆具前加入磁信號發生裝置，另外，打開終止靶點所在的垂直井的井口裝置，用測井電纜下入探管至終止靶點處，利用旋轉磁導向方法引導鉆頭連通終止靶點；之后，水平井提鉆，取下磁信號發生裝置，從終止靶點所在的垂直井中提出探管并關閉井口裝置。