[发明专利]一种沿煤层顶板底板水平井钻井分段压裂方法

说明书

本发明公开一种沿煤层顶板底板水平井钻井分段压裂方法，包括如下步骤：S01，钻井，将构造煤层的顶板作为瓦斯抽采的目标层，在其内某一特定位置进行钻井形成水平井筒；S02，射孔压裂，对顶板进行射孔使水平井筒与煤层沟通；S03，强化及开采，对顶板和煤层实施强化改造，开采收集构造煤层中的煤层气。本发明能够保持煤层中的原始裂缝，方便后续对煤层的开采；在顶板中进行压裂，产生的煤粉较少，不易堵塞井筒。

技术领域

本发明涉及煤层气开采技术领域，具体是一种沿煤层顶板底板水平井钻井分段压裂方法。

背景技术

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。俗称“瓦斯”，热值是通用煤的2-5倍，1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净。几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5％-16％时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70％到85％。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。

现有的对煤层气的开采方式中，一种方式为采用水力压裂的方法进行开采。水力压裂是通过地面的高压泵，通过井筒向地下层挤注具有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过煤层的吸收能力时，则在煤层上形成很高的压力，当这种压力超过井底附近地煤层的破裂压力时，煤层将被压开并产生裂缝。这时，继续不停地向地下层挤注压裂液，裂缝就会继续向挤压层内部扩张；从而将地下层中的煤层气即瓦斯释放。

传统的压裂方法并不适合构造煤，大量的实践证明，采用常规方法完井和压裂很难获得有效的经济开采；传统的水力压裂的方法，采用的是将钻井打入煤层，在煤层中形成与地面相通的水平井，然后向水平井中灌注高压液体，高压液体从水平井的压裂管柱的侧板向煤层中注入，液体流向为向水平井的垂直方向渗入并将煤层压裂，形成竖直方向的裂缝。此种压裂方式具有如下缺点：

1)煤层柔软，强度低，压裂过程对脆弱的煤层会造成巨大的伤害，破坏了煤层原始结构，使煤层中可贵的原始裂缝遭到破坏；

2)清水压裂对压裂砂的搬运能力较弱，压裂砂易在井眼周围堆积；

3)对煤层直接射孔压裂，携砂流体会对井筒周围煤层和煤层中产生的水力裂缝表面产生剧烈的冲刷磨蚀，这种作用将产生大量的煤粉，大量的煤粉被压裂液裹挟前行并堵塞煤层通道。

发明内容

本发明的目的是解决上述的不足，提供一种沿煤层顶板底板水平井钻井分段压裂方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种沿煤层顶板底板水平井钻井分段压裂方法，包括如下步骤：

S01，钻井，将构造煤层的顶板作为瓦斯抽采的目标层，在其内某一特定位置进行钻井形成水平井筒；

S02，射孔压裂，对顶板进行射孔使水平井筒与煤层沟通；

S03，强化及开采，对顶板和煤层实施强化改造，开采收集构造煤层中的煤层气。

进一步的，所述步骤S01中所述的钻井，采用分段钻井，具体按如下步骤：

S01-1，直井段钻井，一开采用Φ311.1mm钻头钻至基岩面下20m，下入Φ244.5mm表层套管，固井水泥浆返至地面；二开水平段采用Φ215.9mm钻头钻至设计井深完钻，下入Φ139.7mm生产套管，固井水泥浆返至井口；