一种井-孔近端对接型煤矿区煤层气井结构及施工方法与流程

本发明涉及煤层气开发，具体涉及一种井-孔近端对接型煤矿区煤层气井结构施工方法。

背景技术：

1、煤层气主要以吸附的形式储集于煤层中。煤层气开发的原理是通过排水降低储层压力，促进煤层吸附气解吸为游离气，之后通过扩散、渗流运移至煤层气井筒中。采用在井筒内下入潜水泵的方法将水抽排到地面，煤层气利用自身压力可以自动从井口排出。根据煤层气井的井型和井筒数量不同，排水采气方式不同。l型水平井只有一个井筒，排水采气在同一个井筒，在井口设置气水分离装置；u型水平井有2个井口，利用直井排水，水平井采气；v型水平井有3个井口，利用中间的直井排水，利用两边的水平井采气。

2、l型水平井现有技术目前存在的缺点：

3、1、使用成本较高，包括临时用地、排采泵、检泵作业、电费、临时发电机、地面水处理、人工费等。

4、2、临时用地时限受政策约束，煤层气水平井的排采周期一般为5-8年，《土地管理法实施细则》规定能源项目施工使用的临时用地期限不得超过4年，被迫管径将降低采气量和消突效果。

5、3、由于l型井井斜较大，采用杆式泵排水时，存在①泵无法下到井底，造成储层废弃压力高，降低采气量和消突效果；②管杆偏磨造成管漏、扭矩增大、不排液或排液量降低等，降低泵的使用寿命和检泵周期，造成排采不连续和储层污染；

6、4、采用电潜泵代替有杆泵，解决了泵下不到井底和管杆偏磨问题，但电潜泵对煤粉非常敏感，造成检泵周期短、泵使用寿命短，不适用与碎软松软煤层，且电潜泵价格和维护费用较高。

7、5、无论是杆式泵或电潜泵都需要一定的沉没度，均造成排水降压不充分，进而降低煤层气产量和煤层消突效果。

8、6、排采泵排液对大颗粒物携带效果差，桥塞残留、砂子、煤块等在井筒沉积板结，造成井筒堵塞。目前水平井捞砂泵及技术工艺仍不成熟，频繁捞砂对储层伤害大且不可逆。

9、公告号为cn103967472b，专利名称为一种煤层气分段压裂水平井强化抽采方法的现有专利技术其公开了一种u型井井型结构；而公开号为cn106640018a，专利名称为一种煤层气v型井组开采方法的现有专利技术其公开了一种v型井井型结构；上述两篇专利均是通过增加1口直井专门用于排水，解决了泵下深浅、管杆偏磨、废弃压力高、井筒堵塞等问题，但是这样的设置仍然无法避免煤粉造成的卡泵、大颗粒物滞留、临时用地时间受限等问题；同时增加了一口直井和1个地面井场，增加了工程成本和使用成本。另外，对山地地形条件适应性差，对此本技术提出一种井-孔近端对接型煤矿区煤层气井结构施工方法来解决上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：如何解决目前煤层气排采存在的地层降压不充分、井筒堵塞、频繁检泵、排采不连续、临时用地时间受限、排采成本高等问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种井-孔近端对接型煤矿区煤层气井结构，包括地面水平井和井下钻孔，所述地面水平井为l型结构，标高最低点为近端点；所述井下钻孔为上向倾斜钻孔，倾角以大于45°且小于90°；地面水平井与井下钻孔对接点为近端点；

4、煤层气井结构有两个出入口，一是用来储层压裂改造通道和采气通道的地面水平井和的井口，另一个是用来排出水或者压裂砂、煤粉、固体残留物的井下钻孔的孔口。

5、本技术还公开了一种井-孔近端对接型煤矿区煤层气井结构施工方法，包括如下步骤：

6、s1、根据矿井目标区块煤层展布、地面施工条件和井下巷道位置确定地面水平井和井下钻孔轨迹；

7、s2、完成地面水平井钻井、固井、压裂；

8、s3、对井下钻孔开口位置处连接的巷道进行加固；

9、s4、在井下定向钻机钻杆前端连接磁旋转发射短接，在钻场内设置数据接收器，在水平井对接点外侧下入磁探管，磁探管通过电缆与地面监测主机连接，监测主机和接收器通过矿井工业以太环网连接；

10、s5、施工井下钻孔，采集磁旋转数据并解析钻头与连通点的相对位置，通过工业以太网将数据实时传输至井下钻场接收器，根据相对位置数据实时调整井下钻孔工具面定向钻进，直至钻头碰地面水平井套管；

11、s6、井下钻孔下套管，套管前端连接自旋转斜向器，斜向器与地面水平井套管坐挂后进行固井；

12、s7、从地面水平井在对接点下端下入盲堵封隔器；

13、s8、孔口安装旋转防喷器，下入铣锥，完成开窗磨铣作业；

14、s9、在地面水平井筒补水，使井筒内充满水，从地面水平井下油管启封封隔器，实现井-孔连通；

15、s10、从井下钻孔自动排水，从地面水平井口自动采气，实现无泵自动排采。

16、作为本发明进一步的方案：所述地面水平井位于井下钻孔的上方，井下钻孔底部连接井下巷道，井下钻孔顶部与地面水平井的最低处连通。

17、作为本发明进一步的方案：所述巷道标高低于井下钻孔与地面水平井二者连通点的标高。

18、作为本发明进一步的方案：所述巷道位于地面水平井的压裂裂缝影响范围以外，且巷道周围无构造。

19、作为本发明进一步的方案：所述步骤s6中，井下钻孔下套管固井后，进行注水打压试验，观察巷道是否发生淋水、变形，若出现则进行补充加固作业；

20、其中试验压力应大于压裂后地面水平井口压力和水柱静压力之和，试验时间不低于48小时。

21、作为本发明进一步的方案：所述井下钻孔段轨迹保持平滑，孔斜逐渐增加，孔斜大于45°且小于90°。

22、作为本发明进一步的方案：所述步骤s7中，当钻机功率突然降低、孔底压力突然增加时表明井-孔连通，此时停止钻进，多次上提下放钻杆打磨孔眼；打开泄压阀及时将孔内钻屑排出。

23、作为本发明进一步的方案：所述自旋转斜向器一端的接箍头与固孔套管连接，另一端的凹槽包裹水平井套管，凹槽的弧度根据井下钻孔和水平井对接交角度设计；滚珠轴承可实现凹槽自动旋转；凹槽边缘为锯齿状。

24、作为本发明进一步的方案：所述盲堵封隔器位于水平井内对接点里侧，并将压裂改造段与井下钻孔临时隔离。

25、作为本发明进一步的方案：所述井下巷道内部设有数据接收器，其中数据接收器通过矿井工业以太环网连接到井上设置的监测主机，所述监测主机能够解析生成钻头和洞穴相对位置三维模型，通过矿井工业以太环网系统平台传输到井下数据接收器，指导井下定向钻进。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、一、本技术通过设置自旋转斜向器，斜向器自旋转调整角度包裹上套管，引导开窗方向，防止开窗时钻头偏移；连接孔套管边缘为锯齿状，具有一定的冲击破岩功能；

28、二、本技术通过矿井工业以太环网从地面向井下实时传输钻头与对接点相对位置数据，精准指导井下定向钻进；

29、三、本技术通过在地面水平井内部设置盲堵封隔器，盲堵封隔器能够将水平井压裂段与井下钻孔进行隔离，防止首次对接连通时造成地层激动或吐砂吐粉；其中本技术还可以使用可钻式桥塞代替盲堵封隔器，供工作人员在操作时进行相应的选择；

30、四、本技术实现了零动力自动排水，取消了地面潜水泵排水，杜绝了卡泵、管漏、检泵、临时发电等工序和造成的排采中断事故，实现煤层气连续排采；水携带砂粉利用自身重力从下部孔口排出，具有自动清洗井筒功能，保持井筒内干净，改善了砂粉沉积造成的井筒堵塞现象，杜绝了地面捞砂效果差、存在安全风险，降低了储层伤害；地层压力可以降低到理论最低值，且生产周期长，实现了产气量和消突效果最大化；

31、五、本技术地面取消了排水管路铺设、水仓、管杆堆放、吊车、临时发电机柜、井场道路等用地，仅保留一个井口和一趟输气管路，排采临时用地面积大幅降低基本取消；

32、六、本技术取消了潜水泵、检泵换泵作业、水运输、水处理、井场道路、临时发电机等费用，可实现排采成本大幅降低。