专利名称：一种煤层气水平井的水平段井眼的支护方法
技术领域：
本发明涉及煤层气开采领域，更具体地说，涉及一种煤层气水平井的水平段井眼 的支护方法。
背景技术：
煤层气多分支水平井、水平井、U型对接井，在完钻之后，一般为裸眼完井，通过与 之连通的排采直井来排水降压和采气。但是由于煤层的地质结构具有不稳定性，裸眼完井的井眼会可能出现垮塌事故， 从而使完工的井眼被堵塞，进而造成煤层气的产量急剧下降。这时，需要采用通过工程改造来对垮塌事故井眼进行疏通的技术方案，来消除井 眼垮塌对煤层气排采的影响，但是，由于煤层结构不稳定，在疏通垮塌事故井眼的过程中， 会因为煤层不够坚固，疏通出的通道偏离原有井眼，形成与原垮塌事故井眼邻近的新井眼。 由于新井眼与原有井眼之间的距离较近，使得它们附近煤层的结构更加的不稳定，进而会 更容易发生井下事故，如垮塌和卡钻等。现有技术中，有一种方案是通过钻具的内部在井眼中下入50mm左右的筛管，当井 眼发生垮塌时，可以通过筛管来支撑井眼以避免垮塌等井下事故堵塞井眼。但是这种方案 存在的问题是，在采用这种筛管的井眼发生垮塌的时候，如果筛管中进入过多的煤或岩石 的颗粒，无法对井眼做进一步的修复。而且，采用本方案，无法在煤层气的排采期间实时的 对井眼进行洗井循环等维护作业，以使井眼更加的通畅，提高排采效率。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种煤层气水平井的水平段井眼的支护方法，以实 现在防止井眼垮塌所造成的水平井段堵塞的同时，还能够对该井眼进行洗井循环等维护作 业的目的。本发明实施例是这样实现的一种煤层气水平井的水平段井眼的支护方法，包括钻设水平井的水平段井眼时，将水平井中与排采直井之间的水平段井眼控制为无 分岔的井眼且所述水平段井眼轨迹的狗腿度在10度/30米以内；沿二开套管下入水平段套管，在下入所述水平段套管过程中，每下入设定距离所 述水平段套管，将所述水平段套管内注满钻井液。优选的，在本实施例中，所述将水平段井眼控制为无分支井眼且所述水平段井眼 轨迹的狗腿度在10度/30米以内的方法包括对钻设所述水平段井眼所用的无线随钻测井仪进行精度测试，选用误差为同向误 差且井斜误差在0. 2度以内、方位误差在0. 5度以内的无线随钻测井仪。优选的，在本实施例中，还包括采用KEEPER陀螺在套管下入后对水平井二开井段和直井井段进行复测井斜。
优选的，在本实施例中，，还包括，在下入水平井完井套管过程中，在水平井完井套管和二开套管之间泵入钻井液实 现辅助循环；实施辅助循环时，采用防喷器密封所述二开套管与所述水平段套管之间的缝 隙。优选的，在本实施例中，还包括，所述钻井液为含有玻璃微珠的钻井液。优选的，在本实施例中，所述二开套管的外径为7英寸，所述入水平段套管的外径 为4-1/2英寸或者5-1/2英寸。从上述的技术方案可以看出，在本发明实施例中，通过钻设符合无分岔的井眼且 所述水平段井眼轨迹的狗腿度在10度/30米以内的标准的水平井水平段的井眼，然后在符 合标准的水平井的水平段井眼中下入套管，从而使得完井后的水平段的井眼在垮塌时也不 会轻易地堵塞井眼，从而保证了井眼的畅通，并且，由于水平段套管的管径较大，从而在煤 层气的排采期间，提供了 一个修复井眼和清洗井眼的通道。此外，在本发明实施例中，即使井眼的垮塌使水平段套管中进入过多的煤或岩石 的颗粒造成了井眼的堵塞，由于水平段管道可以为4-1/2英寸或者5-1/2英寸，所以可以沿 水平段套管下入井下作业工具将其中的颗粒清除，从而修复井眼，使井眼恢复畅通。此外，在煤层气的排采期间，为了使井眼更加的通畅，提高排采效率，有时候需要 清洗井眼，本发明实施例中，由于井眼中设有水平段套管，所以可以方便的对井眼进行洗井 循环等维护作业。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施中所述煤层气井水平井的水平段井眼的支护方法流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。在实际施工过程中，为了解决井下事故中裸眼完井的水平井中水平段的垮塌会堵 塞井眼的问题，本发明实施例提供了一种煤层气水平井的水平段井眼的支护方法，如图1 所示，包括步骤S11、钻设排采直井，在排采直井中的目标层造洞穴；在本发明实施例中，所钻设的水平井是需要与排采直井连通的，所以，在钻设水平 井井眼前，需要先钻设排采直井。并且，由于水平井井眼需要与排采直井在排采直井中的洞 穴处连通，所以需要在排采直井中目标层的位置造洞穴。
S12、钻设水平井的直井段，造斜段；在确定了水平井的连通位置后，开始钻设水平井的直井段和造斜段。S13、钻设水平井的水平段井眼时，将水平段井眼控制为无分岔的井眼且所述水平 段井眼轨迹的狗腿度在10度/30米以内；在实际煤层气施工中，一般情况下，二开套管的管径为7英寸，三开的井眼的内径 一般为6英寸。三开的井眼也包括了水平井的水平段的井眼，为了防止这一段的井眼在垮 塌时井眼不被堵塞，本发明实施例中所采用的技术方案为在水平井的水平段井眼中下入水 平段套管，所述水平段套管的管径可以为4-1/2英寸或者为5-1/2英寸。发明人经过研究发现，现有技术中，下入水平段套管无法成功的原因在于一方面在钻设水平井的时候，经常出现水平段井眼的狗腿度过大的现象，这会造 成井眼不平滑。另一方面，由于测量误差的存在所钻的井眼不能与排采直井的洞穴实现预期的连 通而需要将钻具回退并调整轨迹后重新钻设井眼实现连通。这样，在水平段就会出现分岔 的井眼。分岔井眼的出现，将会使得下入井眼中的水平井套管很可能进入分岔井眼，从而无 法到达与排采直井的连通处。为此，本发明实施例中，在钻设水平井的水平段施工过程中，以将水平段井眼控制 为无分岔的井眼且所述水平段井眼轨迹的狗腿度在10度/30米以内作为可以进行后续步 骤中的施工的前提条件。S14、沿二开套管下入水平段套管，在下入所述水平段套管过程中，每下入设定距 离所述水平段套管，将所述水平段套管内注满钻井液。在水平井的水平段井眼符合无分支井眼且所述水平段井眼轨迹的狗腿度在10度 /30米以内的标准时，可以沿二开套管下入水平段套管。由于下入的水平段套管的管径要小 于二开套管，所以水平段套管可以沿二开套管进入水平段的井眼中。具体方式可以是使用 套管串加引鞋的组合，在引鞋的引导下沿水平井的水平段井眼前进，最后直到水平井与直 井的连通处。在水平段套管进入水平段井眼的过程中，还可以水平段套管每行进一定的距离， 就将所述水平段套管内注满钻井液，这样可以增加水平段套管的重量，从而减小了水平段 套管受到的浮力的影响，而且，也减小了水平套管与井壁的摩擦阻力。另外，还可以平衡水 平段套管内外的压力。避免水平段套管在行进的过程中，受压过大而发生变形，进而影响水 平段套管的正常使用。在本发明实施例中，注入水平段套管内的钻井液还可以为含有玻璃微珠的钻井 液；由于钻井液中含有玻璃微珠，从而提高了钻井液的润滑性能降低了套管下入的阻力，进 而使得水平段套管的下入更加的顺利。在上述实施例中，水平段套管下入过程中，为了防止下入套管过程中套管前端堆 积煤屑导致下入困难，还可以在水平井完井套管和二开套管内及时泵入钻井液以实现辅助 循环。具体的，可以泵入钻井液，直至排采直井井口返出液体后结束辅助循环。这样，通过 辅助循环冲洗井眼中的杂物，使得下入套管更加的顺利。为了封闭两层套管之间的缝隙，优选的，可以采用防喷器密封所述二开套管与所 述水平段套管之间的缝隙。
在本发明实施例中，通过钻设符合无分岔的井眼且所述水平段井眼轨迹的狗腿度 在10度/30米以内的标准的水平井水平段的井眼，然后在符合标准的井眼中下入套管，从 而使得完井后的水平段的井眼在垮塌时也不会轻易地堵塞井眼，从而保证了井眼的畅通。此外，在本发明实施例中，即使井眼的垮塌使水平段套管中进入过多的煤或岩石 的颗粒造成了井眼的堵塞，由于水平段管道可以为4-1/2英寸或者5-1/2英寸，所以可以沿 水平段套管下入井下作业工具将其中的颗粒清除，从而修复井眼，使井眼恢复畅通。此外，在煤层气的排采期间，为了使井眼更加的通畅，提高排采效率，有时候需要 清洗井眼，本发明实施例中，井眼中设有水平段套管，由于水平段套管的管径较大，所以可 以方便的对井眼进行洗井循环等维护作业。在上述所有实施例中，将水平段井眼控制为无分岔的井眼且所述水平井的水平段 井眼轨迹的狗腿度在10度/30米以内的方法包括对钻设所述水平段井眼所用的无线随钻 仪进行精度测试；选用误差为同向误差且井斜误差在0. 2度以内、方位误差在0. 5度以内的 无线随钻仪。在本发明实施例中，为了控制水平段井眼的轨迹，在钻设井眼前，先对无线随钻仪 进行精度测试，具体的，可以通过多次与标准测试数据对比，测出无线随钻仪的误差的偏差 方位和误差幅度。在本发明实施例中，选用的无线随钻仪的标准是，首先，要求该无线随钻仪的误差 为同向误差，即，该无线随钻仪每次的误差偏差均为正向偏差或均为负向偏差，也就是在实 际应用中，该无线随钻仪的每次的误差所造成的偏差要在一个方向，要么每次都向左偏，要 么每次都向右偏。另外，还要要求该无线随钻仪的井斜误差在0.2度以内、方位误差在0.5 度以内。这样，在本发明实施例中，由于无线随钻仪的误差为同向，而且无线随钻仪的误差 幅度也在设定范围内，所以可以得到该无线随钻仪的一个误差系数。从而可以在读取无线 随钻仪所显示的数据后，可以通过使用所述误差系数算出实际的数据的方式，来消除该无 线随钻仪的误差所造成的影响。进而大大的提高了钻设井眼时的方位控制精度，从而可以 精确地控制井眼的轨迹，使钻设的水平段井眼可以一次性连通直井。在上述所有实施例中，所述将水平段井眼控制为无分岔的井眼且所述水平段井眼 轨迹的狗腿度在10度/30米以内的方法包括除了钻井时采用精度合格的单多点测斜仪进行井眼轨迹监控外，固井之后再采用 高精度陀螺如KEPPER陀螺仪测量水平井的井斜和方位，以及测量直井的井斜和方位。根据这些精确的数据，对水平段的井眼轨道进行计算，并严格按照计算的轨道钻 井。在水平段井眼的钻进过程中，当出现煤层倾角变化较大时，为了避免水平段井眼 在紧追煤层穿行后会出现狗腿度超标的情形，这时，要以保证水平段井眼的狗腿度为准而 不以井眼轨迹穿越和追赶煤层为准。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
权利要求
一种煤层气水平井的水平段井眼的支护方法，其特征在于，包括钻设水平井的水平段井眼时，将水平井中与排采直井之间的水平段井眼控制为无分岔的井眼且所述水平段井眼轨迹的狗腿度在10度/30米以内；沿二开套管下入水平段套管，在下入所述水平段套管过程中，每下入设定距离所述水平段套管，将所述水平段套管内注满钻井液。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述将水平段井眼控制为无分岔井眼且所 述水平段井眼轨迹的狗腿度在10度/30米以内的方法包括对钻设所述水平段井眼所用的无线随钻测井仪进行精度测试，选用误差为同向误差且 井斜误差在0. 2度以内、方位误差在0. 5度以内的无线随钻测井仪。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，还包括采用KEEPER陀螺仪在套管下入后对水平井二开井段和直井井段进行复测井斜。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，还包括，在下入水平井完井套管过程中，在水平井完井套管和二开套管之间泵入钻井液实现辅 助循环；实施辅助循环时，采用防喷器密封所述二开套管与所述水平段套管之间的缝隙。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，还包括，所述钻井液为含有玻璃微珠的钻井液。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述二开套管的外径为7英寸，所述入水平 段套管的外径为4-1/2英寸或者5-1/2英寸。
全文摘要
本发明实施例公开了一种煤层气水平井的水平段井眼支护的方法，其特征在于，包括将水平井井眼的轨迹的狗腿度控制在10度/30米以内的情况下实现水平井井眼与远端的直井一次连通后水平井眼完成；沿二开套管下入水平段套管，在下入所述水平段套管过程中，除了每下入设定距离所述水平段套管，将所述水平段套管内按照设定距离注入钻井液。在本发明实施例中，通过在水平段井眼中下入套管，从而使得完井后的水平段的井眼在垮塌时也不会轻易地堵塞井眼，从而保证了井眼的畅通，并且，由于水平段套管的管径较大，从而在煤层气的排采期间，提供了一个修复井眼和清洗井眼的通道。
文档编号E21B21/00GK101979827SQ20101028629
公开日2011年2月23日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者刘利德, 商昌盛, 康澜, 张延峰 申请人:北京奥瑞安能源技术开发有限公司