一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统

摘要

一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统，属于地面煤层气开采领域。由两个或两个以上的多分支水平井井组构成，每一个多分支水平井井组由一口工艺井、一口近端连通井、一口远端连通井组成，第二个多分支水平井井组的远端连通井是第一个多分支水平井井组的近端连通井，多个多分支水平井井组按照上述顺序依次串联在一起，构成了一个主支水平段长度为各多分支工艺井组主支长度之和的多分支水平井系统。所有的近端连通井、远端连通井都近似在同一条直线上，并分别与各工艺井的主支相连通。本发明有效解决了单斜构造的煤层气开发中，工艺井与排采井之间井段的资源无法控制问题，同时具有多井共排、分段监测功能。

权利要求

1.一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统，由两个或两个以上的多分支水平井井组构成，其特征是：每一个多分支水平井井组由一口工艺井、一口近端连通井、一口远端连通井组成，第二个多分支水平井井组的远端连通井是第一个多分支水平井井组的近端连通井，第三个多分支水平井井组的远端连通井是第二个多分支水平井井组的近端连通井，第三个以后的多分支水平井井组按照上述顺序依次串联在一起，构成了一个主支水平段长度为各多分支工艺井组主支长度之和的多分支水平井系统，所有的近端连通井、远端连通井都近似在同一条直线上，并分别与各工艺井的主支相连通；有一口近端连通井作为排采井，并且排采井是位于煤层单斜构造最低部位的近端连通井，排采井用于该多分支水平井系统的排水采气。

2.根据权利要求1所述的一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统，其特征是：排采井以外的所有近端连通井和远端连通井作为监测井，并且监测井位于排采井的单斜煤层构造上倾方向，监测井用于地层压力观测和生产过程实时监测。

说明书

一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种地面煤层气开采过程中的水平井，特别是涉及在单斜地质构造中使用的水平井系统，属于地面煤层气开采领域。

背景技术

[0002] 单斜构造是煤层气开发中的常见构造之一，是指地层的走向始终朝向某一个方向的地层。当前现场多采用常规多分支水平井进行开采。但常规多分支水平井具有较多局限性：一是受煤层埋藏深度的影响，二是受钻机勾载能力的局限，三是受钻具托压现象的制约，四是受钻井成本的限制。居于上述诸多局限性，致使常规多分支水平井在单斜构造的煤层中水平段的延伸长度受到限制，在煤层埋藏深度为400m-1000m的条件下，一口煤层气水平井的水平段主支最大长度一般不超过1500m，从而限制了单井控制面积和单井产气量。此外，在现有钻井技术条件下，常规多分支水平井的工艺井与排采井之间的井段(即靶前距)距离一般为200m-500m，约占多分支水平井主支长度的五分之一至三分之一，这部分井段无法钻水平井分支，造成这部分井段的资源无法控制。由于国内还没有成熟的专门针对单斜地质构造煤层的水平井技术，所以解决上述问题具有重要的现实意义。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统，解决单斜构造的煤层气开发中，工艺井与排采井之间的井段无法钻水平井分支，造成这部分资源无法控制的问题。同时，不但能够增加多分支水平井主支长度，而且具有多井共排、分段监测功能。

[0004] 本发明的目的是通过下述方案实现的：一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统由两个或两个以上的多分支水平井井组构成，其特征是：每一个多分支水平井井组由一口工艺井、一口近端连通井、一口远端连通井组成，第二个多分支水平井井组的远端连通井是第一个多分支水平井井组的近端连通井，第三个多分支水平井井组的远端连通井是第二个多分支水平井井组的近端连通井，第三个以后的多分支水平井井组按照上述顺序依次串联在一起，构成了一个主支水平段长度为各多分支工艺井组主支长度之和的多分支水平井系统。

[0005] 所述的一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统，其特征是：所有的近端连通井、远端连通井都近似在同一条直线上，并分别与各工艺井的主支相连通。

[0006] 所述的一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统，其特征是：有一口近端连通井作为排采井，并且排采井是位于煤层单斜构造最低部位的近端连通井，排采井用于该多分支水平井系统的排水采气。

[0007] 所述的一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统，其特征是：排采井以外的所有近端连通井和远端连通井作为监测井，并且监测井位于排采井的单斜煤层构造上倾方向，监测井用于地层压力观测和生产过程实时监测。

[0008] 本发明的有益效果是：本发明通过将前一个多分支水平井井组的近端连通井作为后一个多分支水平井井组的远端连通井，多个多分支水平井井组依次连接成为一个煤层气多分支水平井系统，从而有效解决了单斜构造的煤层气开发中，在现有钻井技术条件下，工艺井与排采井之间的井段无法钻水平井分支，造成这部分资源无法控制的问题；本发明主支水平段长度为各多分支工艺井主支长度之和，增加了多分支水平井主支长度，从而提高了单井控制面积和单井产气量；实现了多个多分支水平井组由一口排采井进行排水采气，即：多井共排，减少了排采井数量，从而减少了排采设备的投入和占地面积；本发明具有多口监测井，实现了煤层气开采过程中通过监测井进行分段实时压力监测，能够及时监测各监测井之间以及各监测井与排采井之间的连通情况，有利于确保煤层气生产的平稳运行。

附图说明

[0009] 附图是本发明的结构示意图。

[0010] 图中：1.第一口工艺井；2.第一口工艺井的近端连通井(第二口工艺井的远端连通井)；3.第一口工艺井的远端连通井；4.第一口工艺井的主支；5.第二口工艺井的主支；6.第三口工艺井的主支；7.第三口工艺井；8.第三口工艺井的近端连通井；9.第二口工艺井；10.第二口工艺井的近端连通井(第三口工艺井的远端连通井)。

具体实施方式

[0011] 下面结合具体实施例，就本发明做进一步说明。本发明所述的一种适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统由两个或两个以上的多分支水平井井组构成，本实施例由三个多分支水平井井组构成，附图可作为本实施例的结构示意图。

[0012] 某沉积盆地有一个单斜构造煤层，煤层倾角为4°，煤层埋深620m，厚度为6.5m。首先，在该单斜构造的高部位钻一口直井，作为第一口工艺井的远端连通井(3)，该井采用二开井身结构。一开用D311.2mm牙轮钻头，钻穿基岩风化带20m后，以井深60m完钻，下D244.5mm表层套管，下入深度58m，固井水泥返至地面，封固地表疏松层、砾石层；二开用D215.9mm钻头，钻穿煤层底界以下30m完井，深度712m，下入D177.8mm生产套管固井，注水泥封固至330m(水泥浆返至煤层顶以上350m)。

[0013] 进一步地，沿煤层下倾方向距上述直井水平距离900m的位置，钻第二口直井，作为第一口工艺井的近端连通井(2)，该井井身结构与上述第一口直井相同，钻穿煤层底界以下30m完井。

[0014] 进一步地，在煤层下倾方向距上述第二口直井水平距离400m的位置，钻第一口工艺井(1)，该井为多分支水平井，采用三开井身结构，一开用D311.2mm牙轮钻头，钻穿基岩风化带20m后，于井深60m完钻，下D244.5mm表层套管，下入深度58m，注水泥全封固，封固地表疏松层、砾石层；二开采用D215.9mm牙轮钻头，钻达井深627.50m，垂深552.25m，井斜86°，下入D177.8mm技术套管固井，水泥返至200m；三开用D152.4mm牙轮钻头钻入煤层，在煤层内沿煤层上倾方向钻第一口工艺井的主支(4)，第一口工艺井的主支(4)先后与第一口工艺井的近端连通井(2)和第一口工艺井的远端连通井(3)在煤层中连通。在第一口工艺井的近端连通井(2)与第一口工艺井远端连通井(3)之间的第一口工艺井的主支(4)上，沿煤层上倾方向钻8个分支，每个分支长度600m，与第一口工艺井主支(4)之间的夹角
30°，8个分支分布在第一口工艺井的主支(4)的两侧，同侧相邻侧钻点间距200m，异侧相邻侧钻点间距100m之间。上述所钻的第一口工艺井(1)、第一口工艺井的近端连通井(2)与第一口工艺井的远端连通井(3)组成了第一个多分支水平井井组。

[0015] 进一步地，按照上述方法，将第一口工艺井的近端连通井作为第二口工艺井的远端连通井，钻第二个多分支水平井井组；将第二口工艺井的近端连通井作为第三口工艺井的远端连通井，钻第三个多分支水平井井组。

[0016] 以上三个多分支水平井井组构成了一个适用于单斜构造的煤层气多分支水平井系统，其中：第一个多分支水平井井组由第一口工艺井(1)、第一口工艺井的近端连通井(2)和第一口工艺井的远端连通井(3)组成，第二个多分支水平井井组由第二口工艺井(9)、第二口工艺井的近端连通井(10)和第二口工艺井的远端连通井(2)组成，第三个多分支水平井井组由第三口工艺井(7)、第三口工艺井的近端连通井(8)和第三口工艺井的远端连通井(10)组成。

[0017] 第一口工艺井(1)与第一口工艺井的近端连通井(2)的水平距离为400m，第一口工艺井的近端连通井(2)与第一口工艺井的远端连通井(3)的水平距离为900m；第二口工艺井(9)与第一口工艺井的近端连通井(2)的水平距离为1300m，第二口工艺井的近端连通井(10)与第二口工艺井(9)的水平距离为400m，第一口工艺井的近端连通井(2)为第二口工艺井的远端连通井；第三口工艺井(7)与第二口工艺井的近端连通井(10)的水平距离为1300m，第三口工艺井的近端连通井(8)与第三口工艺井(7)的水平距离为400m，第二口工艺井的近端连通井(10)为第三口工艺井(7)的远端连通井；按照上述顺序三个多分支水平井井组依次连接，构成了一个主支水平段长度为2700m的多分支水平井系统。从而有效解决了单斜构造的煤层气开发中，在现有钻井技术条件下，第一口工艺井(1)与第一口工艺井的近端连通井(2)之间，以及第二口工艺井(9)与第二口工艺井的近端连通井(10)之间的井段无法钻水平井分支，造成这部分资源无法控制的问题；同时，该系统中主支水平段长度为2700m，是系统中各多分支水平井主支长度之和，从而提高了单井控制面积和单井产气量。

[0018] 第一口工艺井的近端连通井(2)、第一口工艺井的远端连通井(3)、第二口工艺井的近端连通井(10)、第三口工艺井的近端连通井(8)近似在同一条直线上，并分别与第一口工艺井的主支(4)、第二口工艺井的主支(5)、第三口工艺井的主支(6)相连通。

[0019] 该系统中有一口近端连通井作为排采井，并且排采井是位于煤层单斜构造最低部位的近端连通井，本实施例用第三口工艺井的近端连通井(8)作为排采井，排采井用于该多分支水平井系统的排水采气。实现了多个多分支水平井组由一口排采井进行排水采气，即：多井共排，减少了排采井数量，从而减少了排采设备的投入和占地面积。

[0020] 第一口工艺井的近端连通井(2)、第一口工艺井的远端连通井(3)、第二口工艺井的近端连通井(10)均可作为监测井，其全部位于排采井的煤层构造上倾方向，监测井可用于地层压力观测和生产过程实时监控。实现了煤层气开采过程中通过监测井进行分段实时压力监测，能够及时监测各监测井之间以及各监测井与排采井之间的连通情况，有利于确保煤层气生产的平稳运行。