[發明專利]一種本煤層長鉆孔分段壓裂與抽采方法及壓抽一體裝置

在審

• 申請號: 202011007065.0
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112127854A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 龔齊森;周東平;周俊杰;蔣和財;王文春;郭臣業;王旭晟;何華;劉登峰;張尚斌;王凱;劉柯;劉軍;張翠蘭;王選琳;謝飛;任梅青;吳斌;陳興燚;張迪
• 申請（專利權）人: 重慶市能源投資集團科技有限責任公司;重慶市能源投資集團有限公司;重慶能投渝新能源有限公司
• 主分類號: E21B43/14
• 分類號: E21B43/14;E21B43/26;E21B33/13;E21B34/06;E21B34/08;E21B43/00;E21B37/06
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 劉代春

本發明公開了一種本煤層長鉆孔分段壓裂與抽采方法及壓抽一體裝置，方法包括封孔、壓裂和抽采的步驟；其中，封孔采用在篩孔具有保護膠片的情況下，對鉆孔按全孔段注漿封孔；壓裂采用可溶解壓裂球投球分段壓裂方式，利用穿過篩孔的壓裂液射穿膠片和對應封孔部位后與煤層連通；用于壓裂的壓裂裝置中壓裂套由能夠利用壓裂壓力剪斷的臨時固定銷固定，以在壓裂液作用下，推動壓裂套移動以剪斷臨時固定銷并露出篩孔。壓抽一體裝置用于前述方法的壓裂和煤層瓦斯抽采。本發明的有益效果是，方法能夠實現多段分段壓裂，并能將投球壓裂方法應用到本煤層中；壓抽一體裝置兼具壓裂和抽采功能，可有效提高抽采效率，降低抽采成本。

技術領域

本發明屬于煤層氣開發領域，具體涉及一種本煤層長鉆孔分段壓裂與抽采方法及壓抽一體裝置。

背景技術

由于重慶地區煤炭賦存地質條件的復雜性，主要煤系地層沉積后，經歷了強烈的構造運動，煤體構造遭到強烈破壞，其所屬煤層多為松軟煤層，具有煤層硬度低、瓦斯壓力及含量高、透氣性差等特點，煤層氣(瓦斯)抽采難度大。經多年探索，水力壓裂增透是低透氣性煤層瓦斯抽采的關鍵技術措施之一，已形成“水治瓦斯”核心技術和“先壓后抽”工作模式，取得了一定的成效。但是該方法存在以下局限性：(1)常規壓裂鉆孔主要采用底板巷穿層鉆孔或本煤層順層鉆孔進行壓裂，巷道及鉆孔施工工程量大、成本高；(2)每個壓裂鉆孔通常只在孔底處進行一次壓裂，因此，壓裂鉆孔數量多、封孔及壓裂成本高、單孔裂影響范圍小、瓦斯抽采量少、鉆孔利用率低、抽采效率低、達標時間長，以致抽、采、掘部署緊張等；亟需研發一種能大面積區域化水力壓裂增透與高效抽采瓦斯的方法。

隨著非常規油氣行業的發展，水平井鉆井技術及多級分段壓裂技術得到快速發展，隨之也將水平井鉆井技術廣泛應用于煤礦井下長鉆孔鉆進，但是在分段壓裂技術方面，由于煤礦井下狹小空間的限制，無法容納龐大的地面壓裂設備，而井下壓裂泵組功率有限，施工排量遠小于地面壓裂泵組，無法滿足長鉆孔整體壓裂增透的需要，因此，迫切需要研究可用于本煤層定向長鉆孔分段壓裂增透與瓦斯抽方技術、裝備的研究開發。實現區域煤層均勻增透，提高瓦斯抽采效果，降低瓦斯動力災害危險性。

目前，國內已開展煤礦井下定向長鉆孔分段壓裂技術的研究，通常采用囊袋分段封孔的投球壓裂方法，盡管該方法可以實現壓裂工具的再利用，但該方法在實際應用中，由于裸眼定向長鉆孔中分段壓裂后，存在掉塊現象，導致壓裂工具難以取出，并且由于受到滑套尺寸的限制，一旦壓裂工具不能取出，滑套的滑套口便成為連通煤層與鉆孔的唯一通道，由于滑套口開孔尺寸有限，對壓后抽采效率造成較大影響，其應用場所受到極大限制，特別是在掉塊現象嚴重的本煤層中難以應用。為此，需要進行改進。

發明內容

本發明的第一目的就是針對現有投球壓裂難以在本煤層中應用的不足，提供一種本煤層長鉆孔分段壓裂與抽采方法，該方法的封孔在篩孔具有保護膠片的情況下，對鉆孔按全孔段注漿封孔方式進行；壓裂采用可溶解壓裂球投球分段壓裂方式，利用穿過篩孔的壓裂液射穿膠片和對應封孔部位的封孔段后與煤層連通，并在壓裂后采用鹽溶液進行壓裂液替換；且可溶解壓裂球采用低密度樹脂材料制成，其比重小于壓裂液比重，并能夠通過鹽溶液浸泡溶解，用于壓裂的壓裂裝置中壓裂套由能夠利用壓裂壓力剪斷的臨時固定銷固定，可溶解壓裂球在壓裂液作用下，推動壓裂套移動以剪斷臨時固定銷并露出篩孔，以在壓裂施工全部完成后，利用鹽溶液作為頂替液溶解壓裂球，實現全通徑抽采。本方法由于采用全孔段注漿封孔，在壓裂和抽采完成后，壓裂裝置無需取出再利用，可隨煤層開采過程中隨媒體一起被采掘，故無需顧及掉塊現象，可方便地用于本煤層壓裂和抽采。本發明的第二目的是提供一種實現溶解球壓裂和瓦斯抽采一體化作業的壓抽一體裝置，以提高施工方便性，降低抽采成本。

為實現第一目的，本發明采用如下技術方案。