[发明专利]一种煤层气多分支水平井系统

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气技术领域，特别涉及煤层气开采领域，尤其是涉及一种煤层气多分支水平井系统。

背景技术

参阅图1。目前，煤层气多分支水平井钻井技术是实现煤层气高效开采的重要钻井技术，现有的煤层气多分支水平井系统都是由一口多分支水平井1与一口或两口直井2配合构成的一个井组。直井2完井管串在煤层段加入一根玻璃钢套管，便于后期造洞穴铣割套管，玻璃钢套管上端面超出煤顶不少于2m，下端面位于煤底以下0.3m左右，利用造穴技术在煤层段玻璃钢套管处造洞穴，洞穴直径0.2～0.6m。多分支水平井1包括直井段、造斜段、水平段，在进入煤层前造斜，水平段在煤层7与第一排采直井洞穴3连通，并沿煤层方向延伸至预定距离。或在与直井洞穴连通后，分成2个主支，两个主支间夹角10～15°，并按设计方位并沿煤层方向延伸至预定距离。在水平井的主支井眼钻6～8个分支10，分支10间距100～150m，分支10与主支4夹角20～45°。

上述的这种多分支水平井，其主支4、分支10以及水平井1与排采直井2连通的直井洞穴3均在煤层7中，由于煤层力学性质较脆，煤层中发育相互垂直的面割理和端割理，在钻井过程中，钻具长时间在煤层段井眼中起下和转动，容易导致煤层井眼被破坏或造成复杂事故。所谓复杂事故是指钻具在井下不能正常钻进或起下的情况。一旦出现事故复杂，可能造成整段水平井无法继续施工和前面已经钻成的主井眼和分支井眼阻塞，钻具无法重入，导致主井眼和分支井眼的分布和形状无法满足设计要求，影响了所钻井对煤层的控制面积，而且由于前面已钻成井段的报废造成大量人力物力财力的浪费。

现有煤层气多分支水平井存在的主要技术问题有：

（1）现有实施的多分支水平井，要求主井眼4和分支井眼10在煤层7中延伸，由于煤层极易垮塌，导致钻井复杂事故频出，钻井周期长，钻井成本高；

（2）现有多分支水平井轨迹追求煤层钻遇率，所谓煤层钻遇率，是指在煤层中的进尺与总进尺的比。随着煤层倾角的变化，在一些井段容易形成凹槽，投产排采时，形成水塞。当煤层底部存在结构煤并被钻遇时，煤灰在凹槽处聚集，排采时造成“灰堵”，不利于高产；

（3）由于水平井段煤岩的不稳定性，完钻后的水平井眼4不能重入，不能对井进行维护性处理，主井眼一旦坍塌，会堵塞煤层气排采通道，导致产量剧减；

（4）现有第一排采直井2在煤层7中造洞穴，方便了水平井1与直井2的连通，但在后续抽排中易出现洞穴垮塌，或者井眼部分错位，导致排采设备难以入位；

（5）由于煤层漏失压力小、易垮塌，造成现有多分支水平井完钻后或排采生产过程中，洗井困难；

（6）现有煤层气多分支水平井是在第一排采直井2通过下入排采设备，进行排水、采气，排采效率受限。

中国专利，专利号为CN201020540466.8的“一种煤层气水平井系统”，披露了一种煤层气水平井系统，该专利通过将多分支水平井的直井段作为另一多分支水平井的配合直井使用，不但有效地提高了空间利用率，更能有效地利用资源，减少了水平井地面钻前工程的施工量、钻井施工量，节约了成本。但该专利未涉及如何稳定成井方面的问题，水平井主支和分支在煤层中钻进，煤层气水平井钻井施工和后期维护性作业过程中井眼坍塌问题依然严重。

发明内容

本发明的目的是：提供一种煤层气多分支水平井系统，解决煤层气水平井主井眼井壁坍塌问题，建立一种稳定的煤层气多分支水平井开发排水、疏灰、采气通道，为钻井施工和后期维护性作业提供稳定的井眼环境。

本发明采用的技术方案是：煤层气多分支水平井系统，其特征在于：该系统由一口多分支水平井、第一排采直井和第二排采直井组成，所述的多分支水平井的水平段由主支、分支和脉支组成；第一排采直井有第一排采直井洞穴，第二排采直井有第二排采直井洞穴；多分支水平井分别与第一排采直井和第二排采直井连通，多分支水平井与第一排采直井连通的位置是第一排采直井洞穴，多分支水平井与第二排采直井连通的位置是第二排采直井洞穴；第一排采直井洞穴和第二排采直井洞穴在煤层顶板内或第一排采直井洞穴和第二排采直井洞穴在煤层底板内，多分支水平井的水平段在稳定的煤层顶板或煤层底板钻进，形成稳定的巷道，该多分支水平井系统适用于有稳定顶板或煤层底板岩层的单斜煤层。

多分支水平井水平段由主支、分支、脉支构成，主支、分支、脉支在排采中分别具有不同的功能。主支的主要作用是提供稳定的排水、疏灰、采气通道，分支的主用作用是控制水平井在煤层中的展布形态和产气面积，脉支的主要作用是打破煤层内夹矸层对下部煤层气的遮挡，增大泄气通道。