[發明專利]碎軟低滲煤層頂板或底板分段壓裂水平井煤層氣抽采方法

有效

• 申請號: 202110515199.1
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN112983385B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 張群;姜在炳;李彬剛;許耀波;王成;周佳佳;李浩哲;陳剛;降文萍;杜新鋒;張培河;劉柏根;舒建生;范耀;劉嘉;趙龍;龐濤;劉磊
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;E21B43/30;E21F7/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷;國旭東

1.碎軟低滲煤層頂板或底板分段壓裂水平井煤層氣抽采方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、收集目標礦區的勘探數據和礦井數據，并根據收集到的勘探數據和礦井數據確定水平井井型，所述水平井包括直井段和水平井水平段，所述水平井井型包括L型、U型和W型；

步驟2、根據收集到的勘探數據和礦井數據確定水平井井位；

步驟3、根據收集到的勘探數據和礦井數據確定水平井水平段在煤層頂板或底板中的目標層位，以及水平井水平段與煤層頂/底面的垂直距離；

步驟4、根據前期勘探或測試得到的目標礦區最小水平主應力方向確定水平井水平段的布設方位角；

步驟5、完成直井鉆井，完成水平井一開、二開鉆井和固井；

步驟6、利用方位伽瑪地質導向方法進行水平井水平段地質導向鉆進，實時調整水平井水平段的鉆進軌跡，使鉆頭的鉆進軌跡位于步驟3所述的目標層位中，并使水平井水平段與煤層頂/底面之間保持步驟3所確定的垂直距離；

當井型為L型井時，鉆進至水平井水平段達到預設長度后下套管固井；

當井型為U型或W型時，鉆進至水平井水平段與直井段對接后下套管固井；

步驟7、對水平井水平段進行分段封隔、向煤層方向實施定向射孔或多簇定向射孔，然后進行多簇暫堵轉向分段壓裂施工；

步驟8、完成多簇暫堵轉向分段壓裂施工后進行返排、通洗井作業，然后進行煤層氣排水采氣；

步驟6所述的利用方位伽瑪地質導向方法進行水平井水平段地質導向鉆進具體包括：

步驟6.1、建立目標礦區內地層吸收系數與伽馬射線強度關系；

步驟6.2、建立目標礦區內煤層頂板或底板厚度與伽馬射線強度關系；

步驟6.3、根據步驟6.1建立的地層吸收系數與伽馬射線強度關系和步驟6.2建立的層頂板或底板厚度與伽馬射線強度關系，確定目標礦區內不同數據采集扇區的伽馬曲線幅值，所述伽馬曲線幅值包括上伽馬曲線幅值和下伽馬曲線幅值；

步驟6.4、確定鉆頭到煤層與煤層頂板/煤層底板界面的鉆遇距離和垂直距離；

步驟6.5、根據步驟6.4得到的鉆頭到煤層與煤層頂板/煤層底板界面的鉆遇距離和垂直距離及步驟6.3得到的上伽馬曲線幅值和下伽馬曲線幅值，確定水平井水平段地質導向鉆進軌跡，并進行水平井水平段地質導向鉆進；

所述步驟6.1中目標礦區內地層吸收系數與伽馬射線強度關系為：

式中，J為伽馬射線強度，單位為MeV，ac為地層吸收系數，η為位置參數，σ為尺度參數。

2.如權利要求1所述的碎軟低滲煤層頂板或底板分段壓裂水平井煤層氣抽采方法，其特征在于，步驟3所述的水平井水平段與煤層頂/底面的垂直距離通過以下步驟確定：

步驟3.1、根據收集到的勘探數據和礦井數據，通過數值模擬確定水平井水平段在目標層位內的壓裂縫延伸數據，所述壓裂縫延伸數據包括壓裂縫總高度、壓裂縫半長、壓裂縫上部裂縫高度、壓裂縫下部裂縫高度；

步驟3.2、根據得到的壓裂縫延伸數據，確定水平井水平段與煤層頂/底面的垂直距離。

3.如權利要求1所述的碎軟低滲煤層頂板或底板分段壓裂水平井煤層氣抽采方法，其特征在于，所述的水平井水平段與煤層頂/底面的垂直距離為0.5~8米。

4.如權利要求1所述的碎軟低滲煤層頂板或底板分段壓裂水平井煤層氣抽采方法，其特征在于，所述的水平井水平段與煤層頂/底面的垂直距離為1.5米。

5.如權利要求1所述的碎軟低滲煤層頂板或底板分段壓裂水平井煤層氣抽采方法，其特征在于，所述測試得到的目標礦區最小水平主應力方向通過小型壓裂測試、偶極子聲波測井或應力解除法測得。

6.如權利要求1所述的碎軟低滲煤層頂板或底板分段壓裂水平井煤層氣抽采方法，其特征在于，步驟4所述的水平井水平段布設方位角為-15°~15°。

7.如權利要求6所述的碎軟低滲煤層頂板或底板分段壓裂水平井煤層氣抽采方法，其特征在于，步驟4所述的水平井水平段布設方位角為0°。