[发明专利]单井眼煤层气多分支水平井钻井及完井方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气开发领域，特别是一种单井眼煤层气多分支水平井钻井及完井方法。

背景技术

目前煤层气水平井开采井型有两种主要井型，分别为多分支水平井和U型井。

多分支水平井是指在地面的一个井场先施工一口直井，然后在距离该直井一定距离的井场施工一口水平井，水平井在目标煤层与直井连通后沿煤层继续钻进形成多个水平井分支。生产时在直井中下入排采设备，利用水平井提供煤层的排水、减压、解析通道进行排水采气。该多分支水平井在钻直井过程中，需要钻60米左右的口袋，用以收集在排采过程中产生的煤粉、煤块等，以减少检泵时间，并减小井底激动压力的波动。

U型井是指在地面的一个井场先施工一口直井，然后在距离该直井一定距离的井场施工一口水平井，水平井在煤层中钻进一段距离后与该直井连通，水平井提供煤层的排水、减压、解析通道，直井中下入排采设备进行排水采气，该型开采井直井一般有60米左右的口袋，用以收集在排采过程中产生的煤块、煤粉等，以减少检泵时间，并减小井底激动压力的波动。

因此，现有的水平井系统都需要在两个井场施工两口井眼，故占地面积大，水平井与直井连通完成后需要将水平井的部分井段封填，这不但增加了钻井成本，而且造成资源浪费。同时，由于在钻直井过程中需要钻口袋，这也增加了人力、物力、财力成本。另外，地面以下无法在直接观察下进行水平井与直井的连通，增加了钻井施工的技术难度。

另外，目前已有的多分支水平井的钻井程序及完井方式中存在以下的问题需要解决：

第一、由于目的煤层的不稳定性非常普遍，在钻井期间出现脱落、掉块、甚至坍塌现场，极易造成井眼堵塞，对后期排采施工持续影响，减少煤层气排采寿命，这一直是制约煤层气行业发展的瓶颈。

第二、由于现有的多分支水平井的钻井顺序是先钻最远的分支，逐渐后退至次远的分支，最终钻中心分支，这种钻井方式决定了即使下入起支撑作用的套管也只能下到各分支中的其中一个分支，且不能确定下入到哪一支分支里，故只能保证一个分支的生产持续性。

第三、由于现有多分支水平井生产成本高，目前的多分支水平井很难在所有的分支中下入筛管并且保证各分支可以相连通，当未下入筛管的分支井眼在排采过程中出现垮塌时，已钻的通道堵塞从而不能满足气藏获得足够的产气的通道，影响到单井的产气量，无形中加大了生产成本。

第四、由于产层的结构、储层压力、含水量、渗透性及孔隙性等诸多参数影响，在煤层气生产，尤其是中阶煤及低阶煤的煤层气生产中，受中、低阶煤层成岩性差且软的特性，裸眼完井的方法极易导致井眼煤层垮塌，影响单井产气量。

第五、当各水平分支中的某一分支上任一点出现垮塌时，可能会发生距井口最近点的垮塌将距井口远端的分支井眼堵塞，从垮塌点至分支未端的此段产层对单井的产气量无法直接做出贡献，直接影响到单井的产量下降。

发明内容

本发明的一个目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种占地面积小，成本低，各水平分支均能下入筛管的单井眼煤层气多分支水平井钻井及完井方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种单井眼煤层气多分支水平井钻井及完井方法，包括如下步骤：自地面开始依次钻设直井段、造斜段、稳斜段、增斜段，所述增斜段的末端到达目标煤层，再沿着所述目标煤层依次钻设水平段的至少一支水平分支，所述至少一支水平分支的一端直接或间接连接于所述增斜段，另一端为自由端，使所述水平分支的井斜角大于或等于所述稳斜段及增斜段上任一点的井斜角，并且每钻完一段水平分支，便在该段水平分支内下入筛管，筛管与水平分支之间具有环形间隙，其中所述稳斜段上部分用于安放排采设备，所述排采设备下方的稳斜段部分及增斜段用作口袋。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明单井眼煤层气多分支水平井的钻井方法，只须一个井场，通过一个井眼依次钻设直井段、造斜段、稳斜段、增斜段和水平段，并使稳斜段具备口袋功能，不必专门钻设口袋以及直井，省去了水平井与直井连接的麻烦。因此本发明的钻井方法减少了井场占地，降低了钻井成本，并避免了现有技术中因水平井和造斜段废置而造成的资源浪费。