[发明专利]水力喷射钻孔卸压开采煤层气的方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种煤层气的开采方法，尤其涉及一种水力喷射钻孔卸压开采煤层气的方法。

背景技术

在煤层气井采气结束后，煤储层将是以井工方式开采煤炭的目的层，由此，决定了煤层气井固井方式及储层改造完井方式，与常规天然气井相比较具备其特殊性。煤层气井固井方式及储层改造完井方式的特殊性表现为：(1)应避免在煤层内下金属套管、金属筛管等造成后期采煤安全隐患的管材；(2)需要避免压裂改造破坏煤层顶、底板，进而避免对采煤巷道维护及采煤工作面顶、底板控制造成困难。

目前，我国煤层气开采包括以下三种方式：

1.采用直井下金属套管固井后进行射孔、压裂完井；

这种方式是使用英寸钻头一开钻表土层至基岩下10m深，用英寸钢套管固井；二开使用英寸钻头钻井至目标煤层底板下部60m，用7英寸钢套管固井；在目标煤层段使用102型射孔枪及102型射孔弹射孔，泵注高压水混砂液进行压裂。

针对高变质无烟煤这样抗压强度较高的煤层，使用这种直井压裂技术可形成较长压裂裂缝，起到改造储层并在一定程度提高气井产量的目的；但由于煤层抗压强度较高，压裂施工压力高、泵注排量大，造成煤层顶、底板压裂破坏，甚至沟通临近含水层造成煤层气井排水降压困难；由于煤层段遗存金属套管，为煤炭开采留下了割煤机遇金属产生火花隐患，煤层顶、底板被压裂破坏造成采煤巷道出现顶板冒落、底板鼓起以及采煤工作面顶、底板难以控制等危害。

2.采用直井下金属套管固井后在煤层段造洞穴，裸露煤层完井；

这种方式是使用英寸钻头一开钻表土层至基岩下10m深，用英寸钢套管固井；二开使用英寸钻头钻井至目标煤层底板下部60m，用7英寸钢套管固井；在目标煤层段段铣钢套管，下造穴工具掏出直径500mm-800mm的洞穴。

这种直井造洞穴技术，可在一定程度达到近井地带局部区域卸压增大渗透性的目的，但是，受其改造范围仅为直井井眼周边1m-2m区域，由于其改造范围小，洞穴易坍塌这两方面局限性的限制，致使该方法在煤层气开采中未得到推广。

3.采用水平井，岩层段用金属套管固井、煤层段裸眼完井。

这种方式是使用英寸钻头一开钻表土层至基岩10m深，用英寸套管固井；使用英寸钻头二开钻井至煤层顶板上部5m，用7英寸套管固井；使用英寸PDC钻头三开施工水平井眼，煤层段水平井眼裸眼完井。

这种煤层段水平井裸眼完井技术，增加了井筒沟通煤层接触面积，提高单井煤层气产量和开采效率，对抗压强度较高的煤层适应性较好；但由于煤层段裸眼完井，在排水采气过程中容易引起水平井眼坍塌，中断排采过程，降低煤层气井产量。

有鉴于此，为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明人提出了一种水力喷射钻孔卸压开采煤层气的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水力喷射钻孔卸压开采煤层气的方法，该方法在煤层段下入非金属套管来保护煤层气井，在煤层段开窗施工多个侧向水力喷射孔眼，通过进行水力喷射破煤实现煤层应力释放，增加井筒与煤层接触面积，保护井筒避免坍塌；提高煤层透气性，弥补煤层气开采煤储层驱动力不足、渗透率低造成的技术缺陷，能有效释放煤层气井产能，提高煤层气采收率。

本发明的目的是这样实现的，一种水力喷射钻孔卸压开采煤层气的方法，该方法至少包括如下步骤：

(1)在煤层顶板上部钻直井并下入金属套管固井；

(2)在煤层段钻井且下入非金属套管；

(3)利用开窗设备在非金属套管的管壁上间隔开设多个开窗；

(4)利用水力喷射钻孔设备在煤层段侧向开窗处进行喷射钻孔；喷头前端由水力破煤形成孔眼，水力喷射钻孔设备逐渐跟进，同时，喷头侧后端水力对煤壁实现割缝，并形成卸压条带。

在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤(1)中，包括由表土层至基岩的深度下入第一金属套管固井，之后，再穿过第一金属套管下入第二金属套管至煤层顶板上部固井。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述步骤(2)中下入的非金属套管为玻璃钢套管或PVC管。

在本发明的一较佳实施方式中，所述煤层段为垂直井井筒或水平井井筒。

在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤(3)包括开窗窗口方位确定和水力喷射开窗；其中：

开窗窗口方位确定是，通过下入作业油管连接开窗导向器和倾角传感器至非金属套管内，作业油管下到指定开窗井深位置后，通过数据传输线通电开启倾角传感器，测试导向器出口方向以确定开窗窗口的方位；