[發(fā)明專利]孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區(qū)的鉆井方法

有效

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• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107313716B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)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(yè)集團有限責任公司;中國礦業(yè)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

本發(fā)明屬于煤層氣資源開采技術領域，針對穿越采空區(qū)施工煤層氣井時存在鉆進困難、鉆進時存在安全隱患的問題，本發(fā)明提供了一種孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區(qū)的鉆井方法，二開鉆孔階段穿越采空區(qū)，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分為三個階段施工，在中等破碎巖體區(qū)段實施孔底注入泡沫液輔助措施、顯著破碎巖體區(qū)段實施孔底注漿的輔助措施、冒落帶空洞區(qū)段實施跟管鉆進措施。進而安全高效穿越破碎巖體區(qū)段和冒落帶空洞；同時，利用表層套管、技術套管、生產套管綜合穩(wěn)固技術，大大增強了鉆井的整體剛度和穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明屬于煤層氣資源開采技術領域，具體涉及一種孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區(qū)的鉆井方法，主要采用氣動潛孔錘和輔助技術開鑿鉆井形成煤層氣井，排采地下煤層或采空區(qū)的煤層氣。

背景技術

在采空區(qū)中鉆煤層氣井，需要克服采空區(qū)的破碎巖體的鉆進問題，通常煤層氣井鉆進的方法，主要有泥漿循環(huán)鉆進和氣動潛孔錘鉆進，在鉆孔的淺部使用表層套管，破碎巖體區(qū)段還可使用技術套管護壁，防止塌孔。套管與鉆孔壁間隙充填水泥漿液。

山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司煤與煤層氣共采國家重點實驗室的技術人員結合施工現(xiàn)場分析，現(xiàn)有技術存在的主要問題是：（1）對于泥漿循環(huán)鉆進，當穿越采空區(qū)的裂隙帶或冒落帶時將出現(xiàn)泥漿漏失，無法鉆進；（2）對于氣動潛孔錘鉆進，當穿越采空區(qū)的裂隙帶或冒落帶同樣會出現(xiàn)高壓氣體漏失，存在不返風或大量瓦斯涌出井口現(xiàn)象，導致無法繼續(xù)安全鉆至設計深度等等問題；（3）在巖體破碎地段，存在卡鉆、夾鉆現(xiàn)象，在冒落帶的空洞區(qū)出現(xiàn)掉鉆現(xiàn)象，可能導致生產安全問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對穿越采空區(qū)施工煤層氣井時存在鉆進困難、鉆進時存在安全隱患的問題，進而提供了一種孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區(qū)的鉆井方法。

本發(fā)明采用如下技術方案：

一種孔底復合封堵破碎巖體的煤層氣井穿越采空區(qū)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與表層套管、二開鉆孔與技術套管、三開鉆孔與生產套管組成，二開鉆孔階段穿越采空區(qū)，穿越采空區(qū)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區(qū)段實施孔底注入泡沫液輔助措施、第二階段為顯著破碎巖體區(qū)段實施孔底注漿的輔助措施、第三階段為冒落帶空洞區(qū)段實施跟管鉆進措施。

所述表層套管、技術套管和生產套管的頂端孔口連接耦合，形成穩(wěn)固管井結構體系。

具體的鉆井施工工藝如下：

1）煤層氣井孔口定位，施工材料準備；

2）一開鉆孔施工，穿越第四系至基巖面以下5m左右，一開鉆孔完畢；

3）下入表層套管，在一開鉆孔與表層套管間隙，注入外層套殼料，候凝；

4）待外層套殼料初凝后，采用氣動潛孔錘進行二開鉆孔施工，穿越微弱破碎巖體，進入中等破碎巖體，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(xù)鉆進至顯著破碎巖體，如出現(xiàn)大量漏風、卡鉆現(xiàn)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，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；

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

7）待孔底注漿體初凝后，采用氣動潛孔錘跟管鉆進至煤層底板內20m左右，二開鉆孔完畢；

8）在二開鉆孔孔底高壓注漿，使水泥漿上返至冒落帶空洞；在技術套管與表層套管之間注入內層套殼料，候凝，使技術套管頂端、底端穩(wěn)固；