專利名稱：煤層氣多分支水平井系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
煤層氣多分支水平井系統(tǒng)
技術 領域本實用新型涉及煤層氣開采領域，尤其是涉及一種煤層氣多分支水平井系統(tǒng)。
背景技術：
煤層氣開采歷史進程中，為了增加煤層氣的產(chǎn)量，先后經(jīng)過直井模式、水平井模式、以及U形井式水平井模式。其中，直井模式只包括一個直井，通過該直井進行排水降壓和采氣；這種直井模式要么通過連接在直井上的洞穴進行滲流，要么通過壓裂模式實現(xiàn)與煤層溝通而產(chǎn)生滲流， 盡管如此，目前的開采效率普遍不高。水平井模式是對直井模式的改進，其包括一個水平井和與其對應連通的排采直井，水平井通常包括平行于直井向下延伸的直井段，從直井段的下端斜向下延伸與直井的連通洞穴相連通的造斜段、從連通洞穴沿遠離造斜段的方向延伸預定距離的水平段，該水平井模式是通過與之連接的排采直井來排水降壓和采氣；水平井模式通過在煤層中鉆取水平段，增加了煤層的滲流面積，提高了開采效率。為了進一步增加滲流面積，將水平井水平段由僅包括主井眼的單分支水平井模式變?yōu)榘ㄖ骶酆瓦B接在主井眼兩側的分支井眼形成的多分支水平井模式。在煤層氣的開發(fā)過程中，為了進一步增加產(chǎn)能，除了上述工程手段外，通常還會采用水力噴射、壓裂等手段增加儲層的孔道從而增加儲層的滲流能力。由直井模式向多分支水平井模式更替的目的是通過增加儲層的泄露面積方式，增加煤層氣的產(chǎn)量。但是這種增加儲層泄露面積方式增加了地層作業(yè)，由于地層本身并不穩(wěn)定，即使采用平穩(wěn)降壓的方式進行開采，也很難避免水平段各井眼中坍塌堵塞的現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)坍塌堵塞的現(xiàn)象就會縮小開采面積，特別是當主井眼被堵塞時，這種多分支水平井模式的開采效果和直井相比就失去優(yōu)勢。對于水平段井眼出現(xiàn)堵塞的情形時，現(xiàn)有技術通常采用對洞穴附近進行壓裂或者水力噴射來進行疏通流道，但是這些疏通方式只是采用預防性措施或者對于洞穴部位進行臨時性局部清理，其無法持久的保持水平井水平段井眼的通道暢通。在現(xiàn)有技術中還有一種U形井模式，這種U形井模式具有一條水平井及與其配合使用的排采直井，排采直井設置在水平井的末端。這種U形井模式相對直井模式增加了其儲層滲流面積，但是與多分支水平井模式相比儲層泄露面積相對較少。如何在增加儲層泄露面積的同時，保證煤層氣開采的穩(wěn)定性以及開采期間井眼的清潔與清洗是煤層氣開采的重要問題，尋找一種新的開采井模式勢在必行。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的在于克服現(xiàn)有技術不足，提供一種多分支水平井系統(tǒng)，其具有開采穩(wěn)定、可清洗井眼的特點。為此，在本實用新型中提供了一種多分支水平井系統(tǒng)，包括水平井，水平井包括依次相連的直井段、造斜段以及水平段，水平段包括一根主井眼，主井眼內(nèi)設置有具有滲透性的支護管。進一步地，上述具有滲透性的支護管第一端延伸至水平段主井眼的尾端，第二端與直井段井口齊平或者至少延伸到造斜段內(nèi)。進一步地，當具有滲透性的支護管的第二端延伸到造斜段內(nèi)時，該支護管的第二端的端口具有呈錐形向外擴張的結構，該第二端的端口外端的直徑與造斜段的內(nèi)徑相匹配。進一步地，上述支護管的管壁上具有多組通孔，支護管的壁厚為5 15mm，直徑為 Φ 100 Φ 120mm。進一步地，上述通孔為圓形孔或鍵槽形孔。進一步地，上述各組通孔沿支護管的軸向設置，相鄰兩組通孔之間的距離為60 150mmo進一步地，上述每組通孔中，各通孔繞支護管的周向設置，相鄰兩通孔的間距為 60 120mm。進一步地，上述相鄰兩組通孔中，各通孔交錯排布。進一步地，上述還包括第一分支井眼，第一分支井眼連接在主井眼上。進一步地，上述還包括第二分支井眼，第二分支井眼連接在第一分支井眼上。本實用新型的有益效果本實用新型所提供的多分支水平井系統(tǒng)通過在水平井水平段下入具有滲透性的支護管增強了所支護井眼的穩(wěn)定性，該支護管也提供了一種清洗通道，實現(xiàn)在后續(xù)采氣過程中的清洗井眼或者解除管內(nèi)的堵塞；同時，通過下入的具有滲透性的支護管，無需采用水力噴射、壓裂等手段增加儲層的孔道就能保持主井眼附近的儲層內(nèi)的地質(zhì)流體穩(wěn)定的流入到支護管內(nèi)，避免了采用水力噴射方式或壓裂方式額外的生產(chǎn)成本。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。

附圖構成本說明書的一部分、用于進一步理解本實用新型，附圖示出了本實用新型的優(yōu)選實施例，并與說明書一起用來說明本實用新型的原理。圖中圖1示出了根據(jù)本實用新型一種實施例的多分支水平井系統(tǒng)結構示意圖圖2示出了根據(jù)本實用新型另一種實施例的多分支水平井系統(tǒng)結構示意圖；圖3示出了圖1中A處的第一種放大結構示意圖；以及圖4示出了圖1中A處的第二種放大結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型的實施例中的技術方案進行詳細的說明，但如下實施例以及附圖僅是用以理解本實用新型，而不能限制本實用新型， 本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。圖1示出了根據(jù)本實用新型實施例的多分支水平井系統(tǒng)結構示意圖，如圖1所示，在本實用新型的一種典型實施方式中，該多分支水平井系統(tǒng)，包括水平井10和開采直井20，其中，水平井10包括依次相連的直井段11、造斜段13以及水平段15，造斜段13和水平段15分別連接在開采直井20的連通洞穴21的兩側。水平段15具有一根主井眼17， 主井眼內(nèi)設置有具有滲透性的支護管30。在本實用新型中具有滲透性的支護管30可以采用本身具有滲透功能的材料所制備的管材，也可以是通過在管材上制作孔洞使其具有滲透性。本實用新型所提供的多分支水平井系統(tǒng)通過在水平井水平段下入具有滲透性的支護管增強了所支護井眼的穩(wěn)定性，該支護管也提供了一種清洗通道，實現(xiàn)在后續(xù)采氣過程中的清洗井眼或者解除管內(nèi)的堵塞；同時，通過下入的具有滲透性的支護管，無需采用水力噴射、壓裂等手段增加儲層的孔道就能保持主井眼附近的儲層內(nèi)的地質(zhì)流體穩(wěn)定的流入到支護管內(nèi)，避免了采用水力噴射方式或壓裂方式額外的生產(chǎn)成本。
在采用本實用新型多分支水平井系統(tǒng)開采煤層氣時，即使部分小顆粒的地層物質(zhì)流入到支護管30中，經(jīng)過堆積后堵塞支護管30，也可以簡單的通過向支護管30中下入沖洗管，施加具有一定壓力的水流對支護管30中的堆積物進行沖洗進而疏通支護管30。由于是將沖洗管下入到支護管30中，不但能夠解決支護管30堵塞的問題，而且不會破會主井眼的地層結構，這就保證了本實用新型多分支水平井系統(tǒng)的長期穩(wěn)定使用。由圖1和圖2所示，優(yōu)選地，上述具有滲透性的支護管30第一端延伸至水平段15 主井眼17的尾端，第二端與直井段井口齊平(如圖1所示)或者至少延伸到造斜段13內(nèi) (如圖2所示)。其中當具有滲透性的支護管30的第二端延伸到造斜段13內(nèi)時，該支護管 30的第二端的端口具有呈錐形向外擴張的結構，該第二端的端口外端的直徑與造斜段13 的內(nèi)徑相匹配。將支護管30設置成上述結構，可便于向支護管內(nèi)下入沖洗管。如圖3所示，在本實用新型的一種具體的實施方式中，上述多分支水平井系統(tǒng)中支護管30為管壁上具有多組通孔31的軟管。這種通過在管壁上設置多組通孔31使支護管具有滲透性的方案，增加了本實用新型支護管的可選范圍，可選的作為支護管的軟管包括但不限于PE、PVC、PP等管材。同時，這種具有多組通孔31的支護管原材料的價格相對低廉，制作工藝簡單，為多分支水平井系統(tǒng)的施工降低了成本。優(yōu)選地，上述軟管的壁厚為 5 15mm，軟管的管壁過厚會增加軟管管壁的強度，降低軟管的可彎折性，軟管的管壁過薄會降低軟管管壁的強度，使軟管管壁過于柔軟，這些都不利于將軟管下入到水平井的主井眼17中。另外，在煤層氣開采過程中，地質(zhì)結構并不穩(wěn)定，如果軟管管壁過薄，降低管壁的強度，一旦地質(zhì)結構變動，很容易壓迫管壁造成變形，而堵塞支護管，不利于煤層氣的開采。優(yōu)選地，上述軟管的內(nèi)徑為Φ IOOmm Φ 120mm。在本實用新型中軟管的直徑與所鉆取的主井眼的內(nèi)徑相匹配，將軟管的內(nèi)徑控制在Φ IOOmm Φ 120mm范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)有利于實現(xiàn)向支護管內(nèi)下入沖洗管，進而清洗支護管內(nèi)的煤屑等雜物。在本實用新型中上述支護管30上的通孔31可以具有任意形狀，只要在保證支護管30具有足夠的強度，同時有利于地質(zhì)流體流入到支護管的內(nèi)部即可。優(yōu)選地，如圖3所示，上述支護管上設置的通孔31為圓形孔，其孔徑為8 15mm。 將通孔的孔徑設置在該范圍內(nèi)，可以在有利于地質(zhì)流體流入到支護管的內(nèi)部的同時，避免地質(zhì)結構中的大顆粒隨流體流入支護管內(nèi)部而堵塞支護管。在本實用新型的一種具體的實施方式中，上述支護管30上各組通孔31沿支護管 30的軸向設置，相鄰兩組通孔31之間的間距為40mm 100mm。在該方案中，通孔31分組沿軸向布置在支護管30上，使得通孔31均勻分布在整個支護管30上，便于對整根主井眼所覆蓋面積中煤層氣的開采。將兩組通孔31之間的間距控制在60mm 150mm，能夠在保證支護管的管壁具有足夠的支撐強度的基礎上，保證通孔的數(shù)量，進而保證由支護管外側向內(nèi)側滲透的地質(zhì)流體的量。優(yōu)選地，上述每組通孔31中，各通孔31繞支護管的周向設置，相鄰兩通孔31的間距為60mm 120mm。在本實用新型中周向是指垂直于支護管軸向的截面的外周，每組通孔中各通孔31以支護管30的軸心線為中心圓周排布。相鄰通孔31之間的間距控制在 60mm 120mm，能夠在保證支護管的管壁具有足夠的支撐強度的基礎上，保證通孔的數(shù)量， 進而保證由支護管外側向內(nèi)側滲透的地質(zhì)流體的量。如圖4所示，在本實用新型的另一種優(yōu)選方式中，上述支護管30上設置的通孔 31為鍵槽形孔，該鍵槽形孔沿支護管30的軸向設置，其軸向長度為25-35mm，孔徑寬度為 8-12mm。優(yōu)選地，當采用在這種鍵槽形孔時，每組通孔中包括4個鍵槽形孔，沿支護管30的周向均勻地排布，相連兩組通孔31的間距為60mm 150mm。在本實用新型的一種具體的實施方式中，上述多分支水平井系統(tǒng)中還包括第一分支井眼18，所第一分支井眼18連接在主井眼17上。第一分支井眼的設置是為了增加儲層的泄露面積，進而增加煤層氣的產(chǎn)量。其中第一分支井眼18可以是多根，分別分布在主井眼17的兩側，可以成葉脈方式排布。從主井眼的末端向起始端方向，第一分支與主井眼角之間的角度在30-55度的范圍遞增，在主井眼17上相鄰的第一分支井眼的側鉆點間距在 100—200米左右均勻分布。優(yōu)選地，上述多分支水平井系統(tǒng)中還包括第二分支井眼19，第二分支井眼19連接在第一分支井眼18上。第二分支井眼的設置有利于進一步增加儲層的泄露面積，進而增加煤層氣的產(chǎn)量。優(yōu)選地，第二分支井眼19可以是多跟，分別分布在第一分支井眼18的兩側。 第二分支井眼19與相鄰井眼之間的距離均不小于50m。在本實用新型的一種典型實施方式中，還提供了一種多分支水平井系統(tǒng)的施工方法，在本實施例中，包括如下步驟一、由于所鉆設的水平井10是需要與排采直井20連通的，需要先鉆設排采直井20。并且，由于水平井10井眼需要與排采直井20在排采直井20 中的洞穴21處連通，所以需要在排采直井20中目標層的位置造連通洞穴21。二、在確定連通洞穴21的位置后，順序鉆取水平井的直井段11、造斜段13以及水平段15。造斜段13和水平段15與排采直井20的洞穴21相連通。三、將具有滲透性的支護管由直井段11的井口下入水平井的主井眼內(nèi)。本實用新型所提供的多分支水平井系統(tǒng)通過在水平井水平段下入具有滲透性的支護管增強了所支護井眼的穩(wěn)定性，該支護管也提供了一種清洗通道，實現(xiàn)在后續(xù)采氣過程中的清洗井眼或者解除管內(nèi)的堵塞；同時，通過下入的具有滲透性的支護管，無需采用水力噴射、壓裂等手段增加儲層的孔道就能保持主井眼附近的儲層內(nèi)的地質(zhì)流體穩(wěn)定的流入到支護管內(nèi)，避免了采用水力噴射方式或壓裂方式額外的 生產(chǎn)成本。在上述將具有滲透性的支護管由直井段11的井口下入水平井15的主井眼17內(nèi)的過程中，具有滲透性的支護管30第一端延伸至水平段15主井眼17的尾端，第二端與直井段井口齊平或者至少延伸到造斜段13內(nèi)。其中當具有滲透性的支護管30的第二端延伸到造斜段13內(nèi)時，該支護管30的第二端的端口具有呈錐形向外擴張的結構，該第二端的端口外端與造斜段13的內(nèi)徑相匹配，以便于后期開采過程中下入沖洗管。在上述步驟二鉆取水平井水平段的步驟中進一步包括如下步驟；使用鉆具沿排采直井20的連通洞穴21向遠離造斜段13的方向鉆取主井眼17 ；在鉆取主井眼17的過程中， 在預定位置偏離主井眼17的鉆取方向鉆取第一分支井眼18 ；完成第一分支井眼18的鉆取后，退回到原主井眼17的鉆取方向上繼續(xù)鉆取主井眼17 ；完成主井眼17的鉆取后，將鉆具沿主井眼17的鉆取通道退出。在本實用新型所提供的多分支水平井的施工過程中，主井眼只有一根，第一分支井眼18的根數(shù)為多跟，其分布在主井眼17的兩側，在鉆井過程中，從主井眼17的起始端至終端方向，在鉆取主井眼17的同時陸續(xù)在預定位置上鉆多根第一分支井眼18，最終保證完成水平段的鉆取后，鉆具位于主井眼的通道中，并由主井眼的通道退出到水平井的外部，采用這種施工方法，能夠增強將具有滲透性的支護管下入到主井眼17過程中的主井眼17通道的暢通。在上述鉆取水平井水平段的步驟中鉆取第一分支井眼的步驟進一步包括在鉆取第一分支井眼18的過程中，在預定位置偏離第一分支井眼18的鉆取方向鉆取第二分支井眼19。第二分支井眼19的鉆取過程無特殊要求，其可以是在鉆取第一分支井眼18的過程中鉆取第二分支井眼19，也可以是在完成第一分支井眼18后，在將鉆具退回到主井眼17的過程中鉆取的。在將支護管30下入到主井眼17的過程中，隨著支護管30的深入，在支護管30上所需施加的力就越大，在本實用新型的一種具體實施方式
中，可在水平井井口設置加壓裝置，通過加壓裝置對支護管30施加適當外力，將具有滲透性的支護管30下入水平段15的主井眼17內(nèi)，其中，下壓力控制在2噸的范圍內(nèi)。以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)， 所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種煤層氣多分支水平井系統(tǒng)，其特征在于，包括水平井(10)，所述水平井(10)包括依次相連的直井段(11)、造斜段(π)以及水平段(15)，所述水平段(1 包括一根主井眼(17)，所述主井眼(17)內(nèi)設置有具有滲透性的支護管(30)。
2.根據(jù)權利要求1所述的多分支水平井系統(tǒng)，其特征在于，所述支護管(30)第一端延伸至所述水平段(1 的所述主井眼(17)的尾端，第二端與所述直井段(11)的井口齊平或者至少延伸至所述造斜段(13)內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求2所述的多分支水平井系統(tǒng)，其特征在于，當所述具有滲透性的支護管(30)的第二端延伸至所述造斜段(1 內(nèi)時，所述支護管(30)的第二端的端口具有呈錐形向外擴張的結構，且所述第二端的端口外端的直徑與造斜段(1 的內(nèi)徑相匹配。
4.根據(jù)權利要求1所述的多分支水平井系統(tǒng)，其特征在于，所述支護管(30)的管壁上具有多組通孔(31)，所述支護管(30)的壁厚為5 15mm，直徑為Φ 100 Φ 120mm。
5.根據(jù)權利要求4所述的多分支水平井系統(tǒng)，其特征在于，各所述通孔(31)為圓形孔或鍵槽形孔。
6.根據(jù)權利要求5所述的多分支水平井系統(tǒng)，其特征在于，各組所述通孔(31)沿所述支護管(30)的軸向設置，相鄰兩組所述通孔(31)之間的距離為60mm 150mm。
7.根據(jù)權利要求5所述的多分支水平井系統(tǒng)，其特征在于，每組所述通孔(31)中，各所述通孔(31)繞所述支護管(30)的周向設置，相鄰所述通孔(31)的間距為60mm 120mm。
8.根據(jù)權利要求5所述的多分支水平井系統(tǒng)，其特征在于，相鄰兩組所述通孔(31)交錯排布。
9.根據(jù)權利要求1所述的多分支水平井系統(tǒng)，其特征在于，還包括第一分支井眼(18)， 所述第一分支井眼(18)連接在所述主井眼(17)上。
10.根據(jù)權利要求9所述的多分支水平井系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二分支井眼 (19)，所述第二分支井眼(19)連接在所述第一分支井眼(18)上。
專利摘要本實用新型公開了一種煤層氣多分支水平井系統(tǒng)，包括水平井，水平井包括依次相連的直井段、造斜段以及水平段，水平段包括一根主井眼，主井眼內(nèi)設置有具有滲透性的支護管。本實用新型所提供的多分支水平井系統(tǒng)通過在水平井水平段下入具有滲透性的支護管增強了所支護井眼的穩(wěn)定性，該支護管也提供了一種清洗通道，實現(xiàn)在后續(xù)采氣過程中的清洗井眼或者解除管內(nèi)的堵塞；同時，通過下入的具有滲透性的支護管，無需采用水力噴射、壓裂等手段增加儲層的孔道就能保持主井眼附近的儲層內(nèi)的地質(zhì)流體穩(wěn)定的流入到支護管內(nèi)，避免了采用水力噴射方式或壓裂方式額外的生產(chǎn)成本。
文檔編號E21B43/30GK202064928SQ20112017853
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權日2011年5月30日
發(fā)明者劉利德, 吳華強, 康瀾, 張延峰 申請人:北京奧瑞安能源技術開發(fā)有限公司