[發明專利]一種煤層氣水平井PE篩管完井應用工藝方法

有效

• 申請號: 201310333163.7
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN104343424B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 申瑞臣;付利;喬磊;田中蘭;時文;王開龍;王子健;林盛杰;何愛國;張喜偉
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B43/08
• 分類號: E21B43/08;E21B43/10
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 吳貴明,張永明

技術領域

本發明涉及一種煤層氣水平井PE篩管完井應用工藝方法，屬于煤層氣鉆完井工程技術領域。

背景技術

目前，在利用水平井進行煤層氣開采時，裸眼完井是最主要的完井方式。在生產期裸眼完井容易導致煤粉產出、煤層坍塌，造成井眼堵塞、粉煤灰堵塞排采泵等事故，嚴重影響煤層氣的單井產量。

國內針對水平段煤層坍塌這一問題，也進行了金屬套管（篩管）完井方面的嘗試，但是采用金屬套管（篩管）完井進行煤層氣開采，會為煤炭的后期開采留下一定困難：煤炭開采過程中“割煤機切割金屬套管（篩管）可能引起火花”，潛在一定的安全隱患。

為解決制約煤層氣開發的瓶頸技術問題，煤層氣水平井可利用連續的PE篩管進行完井。PE篩管能夠提高煤層井壁的支撐能力，并有效解決粉煤灰堵泵事故的發生；為了防止煤粉在井底大量沉淀和堆積，可利用下入的PE篩管進行間斷性的洗井作業；此外PE篩管易拆除，便于今后的采煤，是先采氣后采煤的最佳配套技術。

目前，國內還未有針對煤層氣水平井PE篩管完井應用工藝方法。

發明內容

為了克服現有技術的不足,本發明提供一種煤層氣水平井PE篩管完井應用工藝方法，以進行煤層氣水平井完井用PE篩管制造并在煤層氣水平井完井應用，為煤層氣的高效安全開發提供保障。

本發明一種煤層氣水平井PE篩管完井應用工藝方法,含有以下步驟：

一、PE篩管制作步驟；

步驟1）、在耐壓力、安全系數、環剛度、抗應力開裂能力方面對PE篩管的基管材質進行選擇，并根據生產應用確定基管的尺寸；

所述基管的尺寸主要指基管的外徑和壁厚大小；

步驟2）、明確PE篩管的篩眼幾何參數，構建不同幾何參數組合下的篩眼分布方案；

步驟3）、對不同的篩眼分布方案進行篩眼水力學計算模擬及參數評價；

步驟4）、對不同篩眼分布方案的篩管進行強度分析與評價；

步驟5）、綜合計算結果，優選篩眼尺寸及分布方案；

所述基管的尺寸主要指基管的外徑和壁厚大小；

所述篩眼幾何參數包括篩眼的形狀、篩眼的寬度、篩眼的相位角分布、篩眼的長度和篩眼面密度；

所述的篩眼形狀為圓孔形或長條形，篩眼剖面呈梯形，梯形大的底邊應為篩管內表面，小的底邊應為篩管外表面；篩眼寬度遵循著名的1/3橋堵原理和修正完善后的1/3～2/3架橋原理，結合GB/T18-1997煤炭粒度分級，選取篩眼寬度的取值范圍；篩眼的相位角分布呈90°或60°；篩眼長度和篩眼面密度由篩眼的過流面積比決定，一般篩眼過流面積比為2%～6%；

二、PE篩管完井步驟；

在工程水平井井口安裝PE篩管注入裝置，將裝有PE篩管的滾筒放置在地面，在PE篩管前端安裝篩管引導和錨定裝置，然后將PE篩管連接到篩管注入裝置;開動PE篩管注入裝置，緩慢的將PE篩管注入到鉆桿中;隨著PE篩管的不斷注入，逐漸增大PE篩管注入裝置的注入力，來實現預設長度篩管的注入;在預設長度的篩管注入完成后，將篩管在工程水平井井口割斷，移除PE篩管注入裝置，并將鉆桿連接上方鉆桿，開鉆井液泵進行鉆井液循環，將PE篩管注入至最后一根鉆桿末端，保證引導和錨定裝置離出鉆桿;然后逐漸起出鉆桿，通過引導和錨定裝置將PE篩管固定在煤層中;

三、PE篩管泵送步驟：

步驟1)、在引導篩管下入的引導機構的最前端安裝煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置；用于承受液流壓力帶動篩管下行；

步驟2)、煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置前段為半球體引導頭，以避免在鉆桿接頭內徑較小處或井眼彎曲部分遇阻；后段為圓柱體，通過螺紋與篩管引導機構本體連接；

步驟3）、根據引導機構所要下入的位置完全坍塌后堵塞流道的可能性，煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置中心部位預留或不預留一定尺寸的泄流孔；

承受開泵循環時液流的沖擊力，從而在篩管一端形成拉力，解除屈曲鎖緊狀態并帶動篩管下行；同時使篩管在下行過程中保持管體居中，從而減小與鉆桿內壁之間的摩阻；

將光鉆具組合（不帶鉆頭）下入井下預定位置后卸扣，用卡瓦將鉆具上端固定在鉆井平臺上；

根據鉆具組合最小通徑，及設計的鉆井液排量和粘度，確定煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置尺寸；

將煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置同篩管的引導機構通過螺紋連接；將篩管注入裝置安裝在井口，將連接完畢的煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置、引導機構及篩管通過注入裝置安放在鉆桿內；開啟注入裝置，下放篩管；