本發(fā)明涉及涉及煤層氣開發(fā)領(lǐng)域，尤其是一種煤層氣井噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化增產(chǎn)工藝方法。

背景技術(shù)：

目前，煤層氣井開發(fā)的增產(chǎn)措施及完井方式分為動(dòng)力洞穴完井、射孔壓裂完井等幾種方法。動(dòng)力洞穴完井是在在裸眼段煤層部位通過多次注空氣或泡沫增壓放噴,造成劇烈的井內(nèi)壓力激動(dòng),使煤層崩落形成一個(gè)穩(wěn)定的煤層大洞穴,并在洞穴周圍形成縱橫交錯(cuò)的裂縫,提高煤層產(chǎn)層高的產(chǎn)能，動(dòng)力洞穴完井這種增產(chǎn)方式初期效果良好，但在排采期間由于裸露煤層易坍塌，導(dǎo)致井筒煤粉堵塞、作業(yè)頻率高甚至井筒損壞。射孔壓裂完井是目前國內(nèi)煤層氣開發(fā)的主要增產(chǎn)措施及完井方法，其射孔壓裂增產(chǎn)措施及完井方法的技術(shù)優(yōu)勢是可以通過射孔和攜砂壓裂的方式在煤儲(chǔ)層中產(chǎn)生人工裂縫，溝通煤儲(chǔ)層天然發(fā)育的割理和裂縫，在一定程度上可以提高或改善近井地帶煤儲(chǔ)層導(dǎo)流能力，但由于其通常目的煤層段采用套管固井，固井水泥對(duì)近井地帶煤儲(chǔ)層存在一定的污染，同時(shí)壓裂時(shí)壓裂液等進(jìn)入煤儲(chǔ)層，存在一定的不可逆的污染和傷害，其導(dǎo)流通道遠(yuǎn)不及動(dòng)力洞穴完井，因此該方法的完井改造效果存在一定的局限性，為此，需要研究一種即具有動(dòng)力洞穴完井高導(dǎo)流通道和泄流面積，也同時(shí)具有射孔壓裂增產(chǎn)措施及完井方法的防塌等技術(shù)優(yōu)勢的煤儲(chǔ)層完井改造方法，以提高煤層氣產(chǎn)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種煤層氣井噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化增產(chǎn)工藝方法，該方法能夠完成在煤層氣井中，同時(shí)完成射孔、造穴及壓裂一體化增產(chǎn)施工，有效的措施解決近井地帶污染及裂縫輻射面積小的問題，提高或改善近井地帶煤儲(chǔ)層導(dǎo)流能力、增大滲流面積，增加煤層氣產(chǎn)量。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種煤層氣井噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化增產(chǎn)工藝方法，該增產(chǎn)工藝方法通過噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化管柱來實(shí)現(xiàn)，其中所述噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化管柱包括油管以及安裝在油管上的球座、噴槍、封隔器以及扶正器，所述球座安裝在油管底部，所述噴槍和封隔器為若干個(gè)，其中噴槍的數(shù)量比封隔器的數(shù)量多一個(gè)，且若干個(gè)噴槍和若干個(gè)封隔器相互間隔設(shè)置；

該增產(chǎn)工藝方法包括以下步驟：

1)在所需改造井內(nèi)下入所述管柱，

2)對(duì)改造井進(jìn)行噴砂射孔將煤層打開，投入與位于油管最底部的第一層噴槍相應(yīng)的鋼球，打掉第一層噴槍滑套，建立噴砂射孔通道，通過水力噴砂，將套管進(jìn)行射孔，打開煤層，建立通道；

3)對(duì)改造井進(jìn)行造穴改造，通過憋壓、放噴的方式對(duì)煤層進(jìn)行造穴，并帶出碎煤及煤粉，使煤層形成洞穴，造穴后使煤層形成一個(gè)以噴槍為中心的洞穴，增大滲流面積；

4)對(duì)改造井進(jìn)行壓裂施工，可沿管柱進(jìn)行油管壓裂或環(huán)空壓裂，完成第一層施工，其中造穴后再進(jìn)行壓裂施工后，裂縫為多條，以洞穴為中心，呈輻射狀延伸至遠(yuǎn)端；

5)投入與位于第一層噴槍上方且相鄰的第二層噴槍相應(yīng)的鋼球，打掉第二層噴槍滑套，并坐落在位于第二層噴槍下方的封隔器滑套上，使封隔器滑套下行，露出進(jìn)液孔，封隔器開始工作，封堵已施工層，建立噴砂射孔通道，通過水力噴砂，將套管進(jìn)行射孔，打開煤層，建立通道；

6)重復(fù)第3)步驟的造穴改造和第4)步驟的壓裂施工，以完成第二層施工；

7)投入與位于第二層噴槍上方且相鄰的第三層噴槍相應(yīng)的鋼球，打掉第三層噴槍滑套，并坐落在位于第三層噴槍下方的封隔器滑套上，使封隔器滑套下行，露出進(jìn)液孔，封隔器開始工作，封堵已施工層，建立噴砂射孔通道，通過水力噴砂，將套管進(jìn)行射孔，打開煤層，建立通道；重復(fù)第6)步驟，以完成第三層施工；以此類推，以完成更多層施工。

所述噴槍選用耐磨材料制成，且噴槍上布有呈螺旋分布的噴嘴。其作用是噴砂射孔與造穴時(shí)產(chǎn)生高速水流，切割套管與地層，是形成洞穴的關(guān)鍵工具。所述的噴槍內(nèi)設(shè)有滑套，需要噴射時(shí)，需投球打開滑套才能工作。

所述封隔器為擴(kuò)張式封隔器，錨瓦固定，打壓坐封，上提解封。封隔器內(nèi)有滑套，投球使滑套下行后封隔器才能工作。所以，進(jìn)行多級(jí)多層施工時(shí)，可以保證環(huán)空暢通，但只能自下而上施工。

本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，煤層氣井噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化增產(chǎn)工藝方法，即具有動(dòng)力洞穴完井高導(dǎo)流通道和泄流面積，也同時(shí)具有射孔壓裂增產(chǎn)措施及完井方法的防塌等技術(shù)優(yōu)勢的煤儲(chǔ)層完井改造方法?？梢詫?shí)現(xiàn)解除鉆井、固井兩道工序?qū)γ簩有纬傻奈廴?、減少壓裂裂縫起裂時(shí)近井筒煤粉對(duì)排采帶來的影響等工作。尤為顯著的效果是，克服了目前普遍采用煤層氣方式所帶來的形成的裂縫走向不規(guī)律，裂縫輻射面積較小等弊端。避免不必要的卡管柱等事故。有效提高煤層氣產(chǎn)量和縮短施工周期。此外，由于不動(dòng)管柱完成射孔和噴砂造穴，所注入流體對(duì)準(zhǔn)同一射孔孔眼，大大提高了噴射效率，針對(duì)性強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化管柱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為施工流程圖；

圖3為完成施工后煤層裂縫的主視剖面圖；

圖4為完成施工后煤層裂縫的俯視剖面圖。

圖中：1-油管，2-第三層噴槍，3-封隔器，4-第二層噴槍，5-封隔器，6-第一層噴槍，7-球座，8-地面設(shè)備，9-返排罐，10-洞穴，11-裂縫。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1為本發(fā)明中噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化管柱的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1為油管，2為第三層噴槍，3為位于第三層噴槍下方的封隔器，4為第二層噴槍，5為位于第二層噴槍下方的封隔器，6為第一層噴槍，7為球座。圖2為施工流程圖；其中8為地面設(shè)備，9為返排罐。圖3為完成施工后煤層裂縫結(jié)構(gòu)圖，圖4為完成施工后煤層裂縫的俯視剖面圖；其中10為洞穴，11為裂縫。

本發(fā)明中噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化管柱由油管、球座、封隔器、噴槍、扶正器等幾部分組成?？筛鶕?jù)不同的工具組合進(jìn)行單層或多層施工。單層施工時(shí)，噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化管柱的油管上自下而上安裝有球座、扶正器、噴槍；雙層施工時(shí)，噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化管柱的油管上自下而上安裝有球座、噴槍、封隔器、噴槍；多層施工時(shí)，噴砂射孔噴射造穴及壓裂一體化管柱的油管上依次增加封隔器與噴槍。

實(shí)施例一

本實(shí)施例為單層施工，管柱的油管1上自下而上為球座、扶正器、噴槍。

1、在所需改造井內(nèi)下入壓裂管柱。

在本實(shí)施例中，為了對(duì)煤層充分的造穴，噴槍的選用也成為了關(guān)鍵，通過選取噴嘴尺寸，噴嘴個(gè)數(shù)與分布情況，使噴槍作用距離增大，高速水流便可穿過泥漿污染帶作用到煤層，從而能更大空間的造穴。噴嘴螺旋分布在噴槍上，可將煤層全方位射孔，從而充分的造穴。本實(shí)施例選用1.2米長噴槍，6個(gè)直徑為5.5毫米的噴嘴，噴嘴材料為鎢合金，為高強(qiáng)度的硬質(zhì)合金，滿足使用條件。

2、對(duì)改造井進(jìn)行噴砂射孔將煤層打開。

地面設(shè)備8包括但不限于壓裂泵車、混砂車、儀表車、砂罐、管匯車、儲(chǔ)液罐、返排罐9等。投入與噴槍相應(yīng)的鋼球，打掉噴槍滑套，建立噴砂射孔通道，通過水力噴砂將套管進(jìn)行射孔(具體操作為向管柱內(nèi)注入高壓含10％左右砂礫的流體以射開套管)，打開煤層，建立通道。

3、對(duì)所述井進(jìn)行造穴改造。

通過憋壓、放噴的方式對(duì)煤層進(jìn)行造穴，并帶出碎煤及煤粉，使煤層形成洞穴，從而增大滲流面積。具體操作為注入含砂混氣(或泡沫)的混合液流體，快速放壓降壓，重復(fù)多次注入與放壓，在井筒周圍形成洞穴，返出流體將沖刺下來的煤粉及相關(guān)顆粒帶出地面，解除了井筒附近固井及鉆井液污染問題，增大了球體表面積(洞穴腔體)，大大溝通了煤儲(chǔ)層天然發(fā)育的割理和裂縫，同時(shí)也可減少壓裂裂縫起裂時(shí)近井筒煤粉帶來的堵塞等影響。在本實(shí)施例中，造穴排量為2方每分鐘，將煤粉及煤顆粒攜帶至地面，進(jìn)行充分造穴。造穴后使煤層形成一個(gè)以噴槍為中心的洞穴，極大的增大滲流面積，如圖2所示。

4、對(duì)所述井進(jìn)行壓裂施工。

所述壓裂施工可沿壓裂管柱進(jìn)行油管壓裂，也可進(jìn)行環(huán)空壓裂，可根據(jù)加砂量、排量、現(xiàn)場壓力進(jìn)行調(diào)整，靈活掌握。常規(guī)壓裂后裂縫為延垂直于最小主應(yīng)力的方向，而造穴后再壓裂后，裂縫為多條，以洞穴為中心，呈輻射狀延伸至遠(yuǎn)端，如圖3和圖4所示。

實(shí)施例二

本實(shí)施例為多層施工，管柱的油管1上自下而上為球座7、第一層噴槍6、封隔器5、第二層噴槍4、封隔器3、第三層噴槍2；如圖1所示。

1、在所需改造井內(nèi)下入所述管柱。

2、對(duì)改造井進(jìn)行噴砂射孔將煤層打開，投入與第一層噴槍相應(yīng)的鋼球，打掉第一層噴槍滑套，建立噴砂射孔通道，通過水力噴砂將套管進(jìn)行射孔(具體操作為向管柱內(nèi)注入高壓含10％左右砂礫的流體以射開套管)，打開煤層，建立通道。

3、對(duì)改造井進(jìn)行造穴改造，通過憋壓、放噴的方式對(duì)煤層進(jìn)行造穴，并帶出碎煤及煤粉，使煤層形成洞穴，造穴后使煤層形成一個(gè)以噴槍為中心的洞穴，增大滲流面積。具體操作為注入含砂混氣(或泡沫)的混合液流體，快速放壓降壓，重復(fù)多次注入與放壓，在井筒周圍形成洞穴，返出流體將沖刺下來的煤粉及相關(guān)顆粒帶出地面，解除了井筒附近固井及鉆井液污染問題，增大了球體表面積(洞穴腔體)，大大溝通了煤儲(chǔ)層天然發(fā)育的割理和裂縫，同時(shí)也可減少壓裂裂縫起裂時(shí)近井筒煤粉帶來的堵塞等影響。

4、對(duì)改造井進(jìn)行壓裂施工，可沿管柱進(jìn)行油管壓裂，也可進(jìn)行環(huán)空壓裂，可根據(jù)加砂量、排量、現(xiàn)場壓力進(jìn)行調(diào)整，靈活掌握。完成第一層施工。其中常規(guī)壓裂后裂縫為延垂直于最小主應(yīng)力的方向，而造穴后再壓裂后，裂縫為多條，以洞穴為中心，呈輻射狀延伸至遠(yuǎn)端，如圖3和圖4所示。

5、投入與第二層噴槍相應(yīng)的鋼球，打掉第二層噴槍滑套，并坐落在位于第二層噴槍下方的封隔器滑套上，使封隔器滑套下行，露出進(jìn)液孔，封隔器開始工作，封堵已施工層，建立噴砂射孔通道，通過水力噴砂將套管進(jìn)行射孔(具體操作為向管柱內(nèi)注入高壓含10％左右砂礫的流體以射開套管)，打開煤層，建立通道。

6、重復(fù)第3)步驟的造穴改造和第4)步驟的壓裂施工，以完成第二層施工。

7、投入與第三層噴槍相應(yīng)的鋼球，打掉第三層噴槍滑套，并坐落在位于第三層噴槍下方的封隔器滑套上，使封隔器滑套下行，露出進(jìn)液孔，封隔器開始工作，封堵已施工層，建立噴砂射孔通道，通過水力噴砂將套管進(jìn)行射孔(具體操作為向管柱內(nèi)注入高壓含10％左右砂礫的流體以射開套管)，打開煤層，建立通道；重復(fù)第6)步驟，以完成第三層施工。

綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在上述的實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本發(fā)明的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)提出其他的實(shí)施例，但這些實(shí)施例都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。