煤层气水平井和排采直井配合钻井施工方法 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和排采直井配 合钻井施工方法。
背景技术 目前， 煤层气的开采领域中， 所采用的钻井模式一般为建设两个井场， 包括， 一个 水平井井场和一个排采直井井场 ； 具体方式为 ： 在钻设好排采直井后， 再钻设水平井， 水平 井的水平段在煤层气层穿过排采直井中的洞穴， 这样水平井与排采直井形成连通后， 水平 井在后续的钻井施工中， 还可以钻设多个分支水平井段。 排采直井和水平井全部完井后， 在 水平井井段中的煤层渗出煤层气， 经由排采直井被排采出井。
经发明人研究发现， 现有技术中的这种方案至少存在以下的缺点 ：
当在一个较大的开采范围中， 如果需要多个直井来排采煤层气的时候， 需要为每 个增加的排采直井配套钻设一个水平井。这样， 需要很大的钻井的施工量， 从而， 加大了施 工的时间成本和作业成本。
发明内容
有鉴于此， 本发明实施例提供一种煤层气水平井和排采直井配合钻井施工方法， 以节省施工量和施工成本的目的。
本发明实施例是这样实现的 ：
一种煤层气水平井和排采直井配合钻井施工方法， 包括步骤 ：
S11、 钻设多个排采直井， 在每个排采直井的目标层造洞穴 ； 钻设一个水平井的直 井段及造斜段 ；
S12、 在所述水平井下入带有分级注水泥器的二开套管串至所述造斜段 ； 分级注水 泥器位于直井段的下端或井斜不大于 8 度的造斜段， 使用分级注水泥器实施固井 ； 所述造 斜段用于与首个排采直井连通 ；
S13、 钻设与首个排采直井连通的连通段及分支水平井 ； 完钻起钻后， 在连通段或 与连通段连接的二开套管的底端下入封隔器实施封隔 ；
S14、 在二开套管自由段切割二开套管， 并将切割点以上部分的二开套管提出井 外； 在水平井直井段中距所述切割点 20 米以上的位置设置侧钻点 ； 封固所述侧钻点位置以 下的原水平井造斜段 ；
S15、 以所述侧钻点为起点钻设造斜段并下入带有分级注水泥器的二开套管串， 该 分级注水泥器位于直井段的下端或井斜不大于 8 度的造斜段， 使用该分级注水泥器实施固 井； 所述造斜段用于与下一个排采直井连通 ；
S16、 钻设与下一个排采直井连通的连通段及其分支水平井 ； 完钻起钻后， 在该连 通段或与连通段连接的二开套管的底端下入封隔器实施封隔 ； 所述下一个排采直井为未连 通的排采直井中的一个 ；重复步骤 S14 至 S16， 直到钻设最后一个连通段连通最后一个排采直井并对该连 通段实施封隔。
优选的， 在本发明实施例中， 所述排采直井为 2 至 6 个。
优选的， 在本发明实施例中， 所述首个排采直井为距离水平井直井段最近的排采 直井 ；
所述下一个排采直井为 ： 尚未与水平段井眼连通的排采直井中距离水平井直井段 最近的水平井直。
优选的， 在本发明实施例中， 所述切割点的位置为二开套管自由段中的二开套管 的无接箍与螺纹的部分。
优选的， 在本发明实施例中， 所述切割点的位置为分级注水泥器以上的第一根的 二开套管。
本发明实施例还提供了另一种煤层气水平井和排采直井配合钻井施工方法， 包括 步骤 ：
S21、 钻设多个排采直井， 在每个排采直井的目标层造洞穴 ； 钻设一个水平井的直 井段及造斜段 ； S22、 在所述水平井下入二开套管并全井固井 ；
S23、 钻设与首个排采直井连通的连通段及分支水平井 ；
S24、 以每个未连通的排采直井为连通目标， 依次在水平井的直井段的二开套管上 分别开窗钻设造斜段、 连通段及其分支水平井。
优选的， 在本发明实施例中， 所述排采直井为 2 至 6 个。
优选的， 在本发明实施例中， 所述首个排采直井为距离水平井直井段最近的排采 直井。
优选的， 在本发明实施例中， 所述依次为， 先连通尚未连通的排采直井中距离水平 井直井段最近的排采井直。
从上述的技术方案可以看出， 在本发明实施例中， 通过在煤层气水平井的直井段 设有多个分别连通不同排采直井的连通段， 使得在一个开采区域， 需要多个排采直井来采 气作业时， 只需要在一个水平井井场， 多个水平段井眼共用一个水平井的直井段， 即可连通 多个排采直井。 与现有技术中， 需要每个排采直井对应一个完整的水平井的技术方案相比， 本发明实施例不但因为减少了钻设施工的工程量而节约施工时间和施工成本 ； 而且， 由于 减少大量的直井井场场地， 从而有效地节省了因占有地面而增加的成本。
附图说明 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 为本发明实施例中所述水平井和排采直井配合钻井施工方法的流程图 ；
图 2 为本发明又一实施例中所述水平井和排采直井配合钻井施工方法的流程图。
具体实施方式
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， 为了解决现有技术中施工量大的问题， 本发明实施例提供了 一种煤层气水平井和排采直井配合钻井施工方法， 如图 1 所示， 包括步骤 ：
S11、 钻设多个排采直井， 在每个排采直井的目标层造洞穴 ； 钻设一个水平井的直 井段及造斜段 ；
在一个区域内， 首先要勘测井位， 确定排采直井的数量和位置， 然后确定水平井的 位置。在实际应用中， 每个水平井可以分别与 2 至 6 个排采直井连通。
按照预定的位置， 开始排采直井的钻井， 这里， 各个排采直井可以逐个施工， 也可 以并行同时施工。所有排采直井钻井后实施测井、 固井， 在目标层， 也就是进行煤层气排采 的煤层进行造洞穴， 接着， 洞穴底部以下投沙完井。然后各个排采直井等待连通。在钻设排 采直井的同时， 也可以同时钻设水平井的直井段。 在本发明实施例中， 水平井的直井段和各 个水平井的钻设顺序可以根据具体的施工条件任意选择， 并不影响本发明实施例中的最终 效果， 在此并不作限定。
在本发明实施例中， 选择先连通距离较近的排采直井。 这是因为， 重复利用水平井 的直井段， 每个侧钻点按照从下到上的顺序设置， 同时离水平井最近的直井根据已知技术 的轨道计算， 其侧钻点应在最低位置， 这样做是为了避免多个造斜段井眼之间的相互影响 或者空间相遇。
所以， 在距离水平井最近的排采直井钻设完成后， 水平井即可钻设与之连通用的 造斜段。
需要说明的是， 本发明实施例中选择最近的排采直井为最优实施方式， 并不是对 本发明实施例的限定。
S12、 在所述水平井下入带有分级注水泥器的二开套管串至所述造斜段 ； 分级注水 泥器位于直井段的下端或井斜不大于 8 度的造斜段， 使用分级注水泥器实施固井 ；
在造斜段钻设完毕后， 接着， 沿所述水平井下入二开套管串至刚刚钻设完成的造 斜段中 ； 这里， 二开套管串中带有分级注水泥器， 使分级注水泥器的位于直井段的下端或井 斜不大于 8 度的造斜段。然后， 使用分级注水泥器实施固井， 可以实现在分级注水泥器之下 的套管与裸井井壁之间的环空中充满封固水泥， 并且分级注水泥器之上井段的套管与裸井 井壁之间的环空没有水泥封固 ； 我们称处于套管和裸井井壁之间的环空没有水泥封固的部 分为套管的自由段。
S13、 钻设与首个排采直井连通的连通段及分支水平井 ； 完钻起钻后， 在二开套管 内或者连通段下入封隔器实施封隔 ；
在固井完成后， 即可钻设与首个排采直井连通的连通段及分支水平井 ； 在与排采 直井连通并钻设分支水平井后， 为了使连通后的排采直井可以投产， 还需要在刚刚完成的 连通段或者在二开套管内下入封隔器实施封隔。
S14、 在二开套管自由段切割二开套管， 并将切割点以上部分的二开套管提出井外； 在水平井直井段中距所述切割点 20 米以上的位置设置侧钻点 ； 封固水平井眼至所述侧 钻点位置 ；
在第一个排采直井连通后， 为了能够继续的利用水平井的直井段与其他的排采直 井连通， 所以要将二开套管取出， 从而可以在水平井直井段的井壁上钻设新的水平井的造 斜段和连通段， 以连通下一个排采直井。
由于在已经实施固井的分级注水泥器以上的部分的二开套管一般都为自由段， 所 以可以在在直井段中的二开套管自由段切割二开套管 ； 然后， 将切割点以上部分的二开套 管提出井外 ； 由于二开套管为金属材质， 为了避免留在水平井中二开套管的下半部分对后 续的施工中的钻头产生磁干扰， 所以在水平井直井段中距所述切割点 20 米以上的位置设 置侧钻点。 接着， 为了方便侧钻的施工和支撑侧钻钻具， 还可以采用水泥封固侧钻点以下的 水平井的造斜段井眼。
S15、 以所述侧钻点为起点钻设造斜段并下入带有分级注水泥器的二开套管串， 该 分级注水泥器位于直井段的下端或井斜不大于 8 度的造斜段， 使用该分级注水泥器实施固 井； 所述造斜段用于与下一个排采直井连通 ；
在侧钻点确定好且封固到位后， 即可以所述侧钻点为起点钻设用于与下一个排采 直井连通的造斜段。 接着沿此造斜段下入带有分级注水泥器的二开套管串， 同样， 该分级注 水泥器位于直井段的下端或井斜不大于 8 度的造斜段 ； 然后， 使用分级注水泥器实施固井。 在本发明实施例中， 所述下一个排采直井可以为 ： 尚未与水平段井眼连通的排采 直井中距离水平井直井段最近的水平井直。 这是因为， 重复利用水平井的直井段， 每个造斜 点按照从下到上的顺序设置， 同时离水平井最近的直井根据已知技术的轨道计算， 其造斜 点应在最低位置， 这样做是为了避免多个造斜段井眼之间的相互影响或者空间相遇。
S16、 钻设与下一个排采直井连通的连通段及其分支水平井 ； 完钻起钻后， 在该连 通段或者二开套管内下入封隔器实施封隔 ； 所述下一个排采直井为未连通的排采直井中的 一个 ；
在刚刚完成造斜段固井完成后， 即可钻设与首个排采直井连通的连通段及分支水 平井 ； 同样， 在与排采直井连通并钻设分支水平井后， 为了使连通后的排采直井可以投产， 还需要在刚刚完成的连通段或者二开套管内下入封隔器实施封隔。由于本发明实施例中， 还需要钻设其他的水平段井眼， 所以在已经完成的造斜点的上面， 还要设置下一个造斜点， 并且以所述造斜点为起点钻设造斜段即水平井的下一个水平段井眼， 与未被连通的排采直 井中的一个完成连通并实施封隔。
重复步骤 S14 至 S16， 直到最后一个连通段连通最后一个排采直井并对该连通段 实施封隔。
根据排采直井数量的不同， 还可能要重复上述步骤中的步骤 S14 至 S16， 比如， 当 排采直井的数量为 3 个时， 在第 2 个连通段及分支水平井施工完成并实施封隔后， 需要接着 在直井段中的二开套管自由段切割二开套管， 并将切割点以上部分的二开套管提出井外 ； 在水平井直井段中距所述切割点 20 米以上的位置设置侧钻点 ； 此时的侧钻点为用于连接 第三个排采直井。接着， 封固所述侧钻点位置以下的原水平井造斜段部分井眼 ；
然后， 以所述侧钻点为起点钻设造斜段并下入带有分级注水泥器的二开套管串， 该分级注水泥器位于直井段的下端或井斜不大于 8 度的造斜段， 使用该分级注水泥器实施
固井 ； 此时， 该造斜段为用于与第 3 个排采直井连通 ； 由于该造斜段为最后一个与直井连通 的造斜段， 以后不再需要设置侧钻点， 因此该造斜段下入的套管不一定必须割除。因此， 该 套管管串中也可以不下入分级注水泥器。
最后， 钻设与第 3 个排采直井连通的连通段及其分支水平井 ； 完钻起钻后， 下入封 隔器实施封隔隔离， 直井投产。
在本发明实施例中， 所述下入封隔器实施封隔的具体位置可以为， 所述封隔器在 连通段或者在二开套管的底端。
在本发明实施例中， 为了方便套管的切割， 所以要避开套管的无接箍与螺纹部分 ； 为此， 所述切割点的位置可以为分级注水泥器以上的套管的无接箍与螺纹的部分 ； 优选的， 可以切割分级注水泥器之上的第一根套管， 若第一根切割失败， 依次选择第二根。
本发明实施例中， 采用了重复利用水平井的直井段的方案， 也就是说， 在钻设一个 水平井的直井段之中， 钻设多个连通段分别连通不同的排采直井， 从而有效地节省了施工 的工程量， 进而节约施工时间和施工成本。
由于有的地质环境较为稳定， 不容易发生井眼的坍塌， 可以采用在套管中开窗的 方式钻设造斜段及连通段， 所以， 本发明实施例还提供了另一种煤层气水平井和排采直井 配合钻井施工方法， 如图 2 所示， 包括步骤 ： S21、 钻设多个排采直井， 在每个排采直井的目标层造洞穴 ； 钻设一个水平井的直 井段及造斜段 ；
与上一实施例相同， 在本发明实施例中， 在一个区域内， 首先要勘测井位， 确定排 采直井的数量和位置， 然后确定水平井的位置。在实际应用中， 每个水平井可以分别与 2 至 6 个排采直井连通。
按照预定的位置， 开始排采直井的钻井， 这里， 各个排采直井可以逐个施工， 也可 以并行同时施工。所有排采直井钻井后实施测井、 固井， 在目标层， 也就是进行煤层气排采 的煤层进行造洞穴， 接着洞穴底部以下填沙完井。然后各个排采直井等待连通。在钻设排 采直井的同时， 也可以同时钻设水平井的直井段。 在本发明实施例中， 水平井的直井段和各 个水平井的钻设顺序可以根据具体的施工条件任意选择， 并不影响本发明实施例中的最终 效果， 在此并不作限定。
在本发明实施例中， 选择先连通距离较近的排采直井。 这是因为， 重复利用水平井 的直井段， 每个造斜点按照从下到上的顺序设置， 同时离水平井最近的直井根据已知技术 的轨道计算， 其造斜点应在最低位置， 以避免多个造斜段井眼之间的相互影响或者空间相 遇。
所以， 在距离水平井最近的排采直井钻设完成后， 水平直井即可钻设与之连通用 的造斜段。
需要说明的是， 本发明实施例中选择最近的排采直井为最优实施方式， 并不是对 本发明实施例的限定。
S22、 在所述水平井下入二开套管并全井固井 ；
由于在后续的施工中， 需要在排采直井中的二开套管上开窗钻设井眼， 如果二开 套管产生晃动会影响开窗施工， 为了保证开窗成功， 需要实施全井固井或者至少保证预计 的开窗点所在井段固井质量合格。
S23、 钻设与首个排采直井连通的连通段及分支水平井 ；
在固井完成后， 即可沿刚刚完工的造斜段钻设与首个排采直井连通的连通段及分 支水平井 ； 水平井完成后， 连通段下入封隔器实施封隔， 直井投产。
S24、 以每个未连通的排采直井为连通目标， 依次在水平井的直井段的二开套管上 分别开窗钻设造斜段、 连通段及其分支水平井。
在第一个连通段及分支水平井完工后， 即可在水平井的直井段中按照由近及远的 顺序连通各个排采直井。
本发明实施例中， 采用了重复利用水平井的直井段的方案， 也就是说， 在钻设一个 水平井的直井段之中， 钻设多个连通段分别连通不同的排采直井， 从而有效地节省了施工 的工程量， 进而节约施工时间和施工成本。
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。