[發明專利]一種過采空區套管鉆井工藝方法

有效

• 申請號: 201410556303.1
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104405281A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 王保玉;田永東;白建平;李俊峰;白利軍;王軍;郝春生;趙小山;孫天玉;吳龍彪
• 申請（專利權）人: 山西藍焰煤層氣集團有限責任公司
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

技術領域

本發明涉及一種煤層氣開采技術，具體為一種過采空區套管鉆井工藝方法。

背景技術

煤層氣俗稱“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),與煤炭伴生、以吸附狀態儲存于煤層內的非常規天然氣，主要成分為甲烷。是很好的燃料。煤層氣空氣濃度達到一定值時，遇明火就會爆炸，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。因此治理煤層氣是降低事故的一個重要手段。煤層氣直接排放到大氣中，對大氣有很強的破壞性。因此在采煤之前如果先開采煤層氣，煤礦瓦斯爆炸率將降低70%到85%。煤層氣可作為工農業的潔凈能源。

煤層氣的開采一般有兩種方式：一是地面鉆井開采；二是井下瓦斯抽放系統抽出,地面鉆井開采的煤層氣和抽放瓦斯都是可以利用的，通過地面開采和抽放后可以大大減少風排瓦斯的數量，降低了煤礦對通風的要求，改善了礦工的安全生產條件。

但是使用地面鉆井開采方式，煤礦淺部煤層被煤礦開采后形成采空區，過采空區鉆井時鉆井液漏失嚴重，普通鉆井技術不能滿足過采空區鉆進，致使下組煤層中煤層氣不能得到有效抽采。因此，需要研究一種新型鉆井技術針對采煤后形成的采空區，利用地面鉆井技術穿采空區抽采下組煤中的煤層氣。

發明內容

本發明為了解決煤層氣抽深層鉆井過程中遇到采空區時鉆井液漏失的問題，提供了一種過采空區套管鉆井工藝方法。

一種過采空區套管鉆井工藝方法，地面鉆井采用三開井身結構，步驟是，

一開：用鉆桿驅動一開鉆頭鉆過風化基巖下方10m終孔，下一開孔表層套管至底部并水泥固井，添加水泥上返至地表；

二開：使用套管代替鉆桿驅動二開鉆頭鉆進至采空區煤層底板，二開完鉆后，套管作為技術套管留在井筒中，在技術套管與采空區井壁（導水裂隙帶接觸面）之間位置進行固井；

三開：繼續使用鉆桿驅動三開鉆頭鉆進至下組煤層底板以下30m終孔，下三開孔生產套管，其底部距孔底2m左右并固井，固井水泥上返至設計井深。

與現有技術相比，本發明采用防漏失的地面套管鉆井技術，當鉆至煤層采空區時，以套管作為襯管降低穿過采空區帶來的大量漏失，進行二次套管鉆井或多次套管鉆井，實現穿越采空區以下組煤為目的層完鉆的鉆井。

鉆井過程中，用套管代替鉆桿對鉆頭施加扭矩和鉆壓，向井下傳遞機械能量和水力能量，實現鉆頭旋轉與鉆井，井下鉆具組合接在套管柱下面，邊鉆井邊下套管，完鉆后代替鉆柱用的套管留在井內起完井作用。在套管鉆井中，不再需要常規的起下鉆作業，鉆井和固井兩個過程已經成為一體。

套管鉆井工藝的基本特點是取消常規鉆桿、以套管代替鉆桿，其泥漿循環方式、送鉆方式、取芯方式、防噴器組以及各種鉆井參數與常規鉆井沒有大的區別。在套管鉆井過程中，套管是由頂部驅動裝置帶動旋轉，由套管傳遞扭矩，帶動安裝在套管端部工具組上的鉆頭旋轉并鉆井。

附圖說明

圖1為發明所述工藝施工結構圖；

圖中：a-一開孔、b二開孔、c三開孔、1-水泥、2-表層套管、3-水泥、4-套管、5-密封區間、6-采空區、7-生產套管、8-煤層。

具體實施方式

如圖1所示意，為保證能夠成功穿越采空區，地面鉆井采用三開井身結構。

一開孔：采用Φ374.70mm一開鉆頭鉆過風化基巖下10m終孔，下Φ273.05mm表層套管2至底部并用水泥1固井，水泥1上返至地表。

二開孔：使用套管代替鉆桿驅動Φ193.70mm二開鉆頭鉆進的套管鉆進工藝使二開鉆頭鉆進至采空區煤層底板，二開孔完鉆后，代替鉆桿的套管作為技術套管留在井筒中，在技術套管與采空區的井壁（導水裂隙帶接觸面）進行固井。

三開孔：繼續使用鉆桿驅動Φ171.50mm三開鉆頭鉆進至下組煤層底板以下30m終孔，下Φ139.70mm生產套管，其底部距孔底2m左右并固井，固井的水泥3上返至設計井深（h）。

要求井眼軌跡無拐點，具體要求指井斜和方位變化率控制在較小的范圍內，保證套管在未固井前提下改做襯管，不因拉剪造成套管擠損，繼續為二次鉆井循環發揮作用。

套管鉆井工藝省去了起鉆、通井、循環和下套管等環節。一方面，節省了施工時間；另一方面，由于套管鉆井的鉆入深度就是下套管深度，因此不存在固井后套管下沉的問題，井口的穩定性得到了保障。

針對鉆井過程中采空區破碎帶鉆井液嚴重漏失情況，采用如下方法進行處理：

①降低井筒中鉆井液的動壓力。選用合理的鉆井液密度與類型，實現近平衡壓力鉆井；降低鉆井液的環空壓耗；降低開泵、下鉆過程中的激動壓力。