[發明專利]孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區的鉆井方法

有效

• 申請號: 201710585828.1
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107313716B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 孟召平;姚愛軍;郭向前;田永東;李超
• 申請（專利權）人: 山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司;中國礦業大學（北京）;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;E21B7/20;E21B21/14;E21B33/13;E21B33/14
• 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;楊陳鳳

1.一種孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區的鉆井方法，采用三重套管結構、三開鉆進施工工藝，煤層氣井的井身由一開鉆孔（10）與表層套管（11）、二開鉆孔（15）與技術套管（13）、三開鉆孔（18）與生產套管（19）組成，二開鉆孔階段穿越采空區，其特征在于：穿越采空區二開鉆進施工時，對煤層氣井鉆孔圍巖破碎巖體進行分段復合封堵；所述鉆孔圍巖破碎巖體依次分為三個階段施工，第一階段為在中等破碎巖體（3）區段實施孔底注入泡沫液輔助措施、第二階段為在顯著破碎巖體（4）區段實施孔底注漿的輔助措施、第三階段為冒落帶空洞（5）區段實施跟管鉆進措施。

2.根據權利要求1所述的孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區的鉆井方法，其特征在于：所述表層套管（11）、技術套管（13）和生產套管（19）的頂端孔口連接耦合，形成穩固管井結構體系。

3.根據權利要求2所述的孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區的鉆井方法，其特征在于，具體的鉆井施工工藝如下：

1）煤層氣井孔口（9）定位，施工材料準備；

2）一開鉆孔（10）施工，穿越第四系（1）至基巖面以下，一開鉆孔完畢；

3）下入表層套管（11），在一開鉆孔（10）與表層套管（11）間隙，注入外層套殼料（12），候凝；

4）待外層套殼料（12）初凝后，采用氣動潛孔錘進行二開鉆孔（15）施工，穿越微弱破碎巖體（2），進入中等破碎巖體（3），注入泡沫液，降低破碎巖體的漏氣性，減少高壓氣體漏失；

5）繼續鉆進至顯著破碎巖體（4），如出現大量漏風、卡鉆現象，提出氣動潛孔錘，選用分段高壓注漿器在孔底注漿，形成直徑2倍于鉆孔直徑的注漿體（16），再使用氣動潛孔錘進行鉆進；重復步驟5），直至鉆進至冒落帶空洞（5）；

6）下入技術套管（13），氣動潛孔錘跟管鉆進，直接穿越冒落帶空洞（5），鉆至冒落帶空洞（5）下部的極破碎巖區域時提鉆，再次下入分段高壓注漿器在孔底注漿，候凝；

7）待孔底注漿體（16）初凝后，采用氣動潛孔錘跟管鉆進至煤層底板（7）內，二開鉆孔（15）完畢；

8）在二開鉆孔（15）孔底高壓注漿，使水泥漿上返至冒落帶空洞（5）；在技術套管（13）與表層套管（11）之間注入內層套殼料（14），候凝，使技術套管（13）頂端、底端穩固；

9）三開鉆孔（18）鉆進施工，鉆進至下部煤層（8）底板，三開鉆孔（18）完畢；

10）下入生產套管（19），在三開鉆孔（18）孔底高壓注入水泥漿，使漿液沿生產套管（19）與技術套管（13）的間隙上返至孔口；

11）在孔口（9）部位，使用鎖口鋼制固件（21），將表層套管（11）、技術套管（13）、生產套管（19）鎖固，完成鉆井施工。

4.根據權利要求3所述的孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區的鉆井方法，其特征在于：所述外層套殼料（12）、內層套殼料（14）分別是由水泥、土、水按1∶1.5∶1.80混合配制而成。

5.根據權利要求4所述的孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區的鉆井方法，其特征在于：所述孔底注漿也為水灰比0.5-1.0的純水泥漿。

6.根據權利要求5所述的孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區的鉆井方法，其特征在于：步驟10）下入生產套管（19）時，生產套管（19）的管口至少高出地表0.5m。

7.根據權利要求6所述的孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區的鉆井方法，其特征在于：孔底注漿時采用分段高壓注漿器，所述分段高壓注漿器包括管體（41），所述管體（41）為三段一體式結構，管體（41）的中部為開有若干注漿槽（39）的花管，管體（41）的上部和下部分別為絲扣，上、下部絲扣處分別安裝有止漿塞組合，上、下部止漿塞組合之間的區間段為注漿段，其中，上部止漿塞組合可沿注漿器上部絲扣上下移動；所述注漿器上部絲扣的頂端安裝有用于配合連接鉆桿（31）、注漿管（32）的鎖接頭（34）。