[发明专利]一种煤层气开采方法及水平钻井设备

说明书

本申请涉及煤层气开采技术领域，具体提供一种煤层气开采方法及水平钻井设备，所述煤层气开采方法包括：对煤层气进行勘探，并确定目标开采区域；在目标开采区域的中心处钻第一竖直井；在第一竖直井的底部钻多个放射水平井，使放射水平井的一端位于第一竖直井的底部，另一端延伸至目标开采区域的边缘；在目标开采区域的边缘钻至少一个第二竖直井；在第二竖直井的底部钻环形水平井；通过放射水平井向煤层注入压裂液，进行煤层压裂；通过环形水平井采集煤层气。本申请的煤层气开采方法利用改进的水平钻井设备，通过放射水平井来进行煤储层压裂，促使煤层气由吸附态向游离态转变，再通过环形水平井来采集煤层气，从而提升煤层气开采的产量。

技术领域

本申请涉及煤层气开采技术领域，尤其涉及一种煤层气开采方法及水平钻井设备。

背景技术

煤层气是与煤伴生、共生的气体资源，指储存在煤层中的烃类气体，以甲烷为主要成分，属于非常规天然气。煤层气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，是一种洁净、优质能源和化工原料。

我国煤层气资源潜力巨大，埋深2000m以浅的煤层气地质资源量约37×10¹²m³，与常规天然气资源量相当。因此，开发煤层气能够缓解我国常规油气能源短缺形势，还能够降低煤矿瓦斯事故发生几率，减少煤矿生产中温室气体排放量，可产生显著的经济、环境、安全及社会效益。由于我国煤储层普遍具有低孔低渗、非均质性强，煤体结构复杂等特点，导致低产井占比较高，大约35％投产井日产气低于500m³，开发效益较低。

现有煤层气开采方法中，水平井钻采工艺是比较常用的施工工艺之一，但是，已有的水平井钻采工艺多采用多口水平井同时采气，彼此之间在地下目标煤储层内不连通，各个水平井为独立采气状态，煤层气增产效果仍不理想。此外，现有煤层气钻井设备，调整钻进轨迹的难度大，导致水平井无法在目标层位按照预定轨迹进行钻进，尤其遇到急倾斜或厚度突然变薄的煤储层，钻头不能及时调整钻进角度，一旦穿出目标煤储层，会严重影响水平井的施工质量，进而影响煤层气的开采量。

发明内容

鉴于上述的分析，本申请旨在提供一种煤层气开采方法及水平钻井设备，用以解决现有煤层气采气量低，水平钻进轨迹控制精度差的问题。

本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：

第一方面：本申请提供了一种煤层气开采方法，该方法包括：对煤层气进行勘探，并确定目标开采区域；在目标开采区域的中心处钻第一竖直井；在第一竖直井的底部钻多个放射水平井，使放射水平井的一端位于第一竖直井的底部，另一端延伸至目标开采区域的边缘；在目标开采区域的边缘钻至少一个第二竖直井；在第二竖直井的底部钻环形水平井，同一目标开采区域内的所有第二竖直井通过环形水平井连通；通过放射水平井向煤层注入压裂液，进行煤层压裂造缝；通过环形水平井采集煤层气。

本申请的一个实施例中，目标开采区域包括参考圆，目标开采区域在参考圆所在平面的投影均位于参考圆内；参考圆的圆心与目标开采区域的中心重合。

本申请的一个实施例中，多个放射水平井位于同一水平面。

本申请的一个实施例中，环形水平井所在平面与放射水平井所在平面平行；环形水平井所在平面高于放射水平井所在平面。

本申请的一个实施例中，压裂液的输入量Q满足：其中，n为放射水平井的个数，R为放射水平井的半径，D为环形水平井所在平面与放射水平井所在平面的距离，为煤层的孔隙率，L为放射水平井的长度。

本申请的一个实施例中，压裂液采用混合气体泡沫压裂液体系。

本申请的一个实施例中，放射水平井和环形水平井通过水平钻井设备钻成。