[发明专利]一种过采空区多结点集约化注浆加固煤层气井的固井方法

说明书

本发明属于煤层气开采技术领域，为了解决穿越采空区时，三开钻井施工工艺复杂，且三开井身结构稳定性差的问题，本发明提供了一种过采空区多结点集约化注浆加固煤层气井的固井方法，采用三开钻进施工工艺，煤层气井的井身由一开钻孔与表层套管、二开钻孔与技术套管、三开钻孔组成，三开钻进施工时，通过在技术套管外井壁围岩进行多结点注浆加固，增大井壁围岩的强度，保障煤层气井的长期稳定，并将稳固的技术套管直接作为煤层气井的生产套管。本发明通过在技术套管与井壁围岩间形成多结点的水泥浆包裹体支撑结构，可大大增强煤层气井井壁围岩与井身结构的长期稳定性。

技术领域

本发明属于煤层气开采技术领域，具体涉及一种用于煤层气井的井壁围岩加固注浆和固井施工的过采空区多结点集约化注浆加固煤层气井固井方法。

背景技术

由于煤层气井的使用年限较长，需要在使用年限内保持开采井的稳定与安全，特别是煤层气井穿越采空区时，受老采空区的残余变形和新采区的扰动影响，会对煤层气井造成损伤或破坏。工程实践中，常采用的控制办法是，多层套管嵌套并注浆加固，来实现煤层气井的固井施工。例如，某典型煤层气井，穿越采空区时的井身结构及其施工过程为：（1）一开D425的钻头开孔，钻入基岩10m完钻，下入D377的表层套管，防止第四纪松散层坍塌；（2）二开采用D311.15钻头钻至采空区煤层底板以下20m完钻，下入D244.5的技术套管，采用水泥浆封固套管底口，并使其返至采空区煤层底板，候凝；（3）三开采用D215.9钻头钻进，至下层待开采煤层底板一定深度完钻，下入D139.7的生产套管，从管底压浆，使生产套管与技术套管内水泥浆返至地表，结束。

实际工程中遇到的主要技术问题是：

（1）目前的施工方法，仅在井口和井底进行了加固，无法实现钻井中部区域与围岩的加固密贴，在技术套管与井壁围岩间没有任何的支撑结构，煤层气井井壁围岩与井身结构的长期稳定性不足。

（2）受采空区的扰动，上覆地层十分破碎，存在冒落带和裂隙带。在钻井过程中，若进行压力注浆，常出现注浆液的大量漏失，且无法判断和检测注浆加固区域与质量。尤其在冒落带，若对钻井侧壁注浆加固，注浆液的流向、范围和质量难以控制。

（3）钻井过程中下入大量套管，施工工艺较复杂，施工成本高。在破碎岩体中减少套管用量，是提高施工效率、降低成本的重要途径。

发明内容

本发明为了解决穿越采空区时，三开钻井施工工艺复杂，且三开井身结构稳定性差的问题，进而提供了一种过采空区多结点集约化注浆加固煤层气井的固井方法。

本发明采用如下技术方案：

一种过采空区多结点集约化注浆加固煤层气井的固井方法，采用三开钻进施工工艺，煤层气井的井身由一开钻孔与表层套管、二开钻孔与技术套管、三开钻孔组成，三开钻进施工时，通过在技术套管外井壁围岩进行多结点注浆加固，增大井壁围岩的强度，保障煤层气井的长期稳定，并将稳固的技术套管直接作为煤层气井的生产套管；多结点注浆部位包括：

煤层气井孔口的内层套壳料灌注、外层套壳料灌注和锁口钢制固件的加固；

井身的二开孔底注浆结点；

井身中部裂隙带和冒落带的若干个管裙注浆结点。

所述管裙注浆结点是采用管裙技术对技术套管与二开钻孔井壁围岩间进行注浆加固而形成的水泥浆包裹体支撑结构，所述管裙技术是指通过在技术套管的预定注浆区段设置注浆孔、袖阀和管裙，采用分段注浆对钻井侧壁注浆加固。

具体的固井施工工艺如下：

1）采用一开钻头开孔，穿过第四系松散层，钻至基岩弯沉带内10-20m完钻一开钻孔；

2）表层套管护壁，在一开钻孔中，下入表层套管至孔底，准备外层套壳料，从孔口表层套管与一开钻孔间隙灌入，填满候凝，固定表层套管；