[发明专利]转折径向井装置及分段引导水平压裂井煤层气抽采方法

说明书

本发明公开了一种转折径向井装置，包括交互式正齿桥塞机构、插入式倒齿喷射器机构和插入式倒齿转折径向井机构；交互式正齿桥塞机构与插入式倒齿喷射器机构连接，用于对水平井水平段进行沟通岩层的定向喷射施工作业；交互式正齿桥塞机构与插入式倒齿转折径向井机构连接，用于对水平井水平段进行沟通煤层的定向径向井施工作业。本发明还公开了一种分段引导水平压裂井煤层气抽采方法，在碎软煤层顶界上覆稳定岩层或易钻岩层中布设水平井，然后进行定向射孔、定向径向井施工、分段压裂、通洗井、放喷反排、排水采气作业。本发明方法将钻进层位置设置在煤层上覆稳定岩层中，通过专用设备提高了水平井的钻井质量。

技术领域

本发明属于地面煤层气开发技术领域，涉及煤层气抽采的装置及方法，具体涉及一种转折径向井装置及分段引导水平压裂井煤层气抽采方法。

背景技术

目前，碎软低渗煤层煤层气抽采主要采用地面垂直井和水平井。地面垂直井具有单井产气量低、运行成本高、产气效率低、土地占用多等劣势；水平井选择在煤体结构好的煤层中进行钻进，大部分水平井都是裸眼完井，只有少数水平井下套管、不固井，因此压裂规模受限，最终导致储层改造效果欠佳；在压裂过程中产生大量煤粉导致排采过程中煤层的裂缝出现一定程度的堵塞，造成产气量的降低。

近年来，通过广大科研工作者的不断探索，在煤层顶板中完成钻进，通过定向射孔沟通煤层进行分段压裂的方式已经取得了一些进展，能够在一定程度上解决岩层稳定钻进、提高钻井质量和避免压裂产生大量煤粉等问题。但是由于我国碎软低渗煤层顶板大部分以河流相沉积为主，岩性以泥岩为主，夹杂少量黏土矿物，泥岩的固结性较差，主要受到沉积环境、沉积特征及后期地质构造作用影响，具有强度低、稳定性较差等特点。因此，在碎软煤层破碎顶板中进行钻进具有成孔性差、易于埋钻、卡钻等缺点，增加了下套管难度，降低了固井强度。无法发挥地面压裂装备大规模造长缝优势，储层改造效果受限。

综上所述，现有技术中所使用的煤层气抽采方式因受煤层顶板选择限制具有一定的局限性，对碎软低渗煤层破碎顶板难以充分发挥地面分段压裂技术及装备优势，从而无法实现地面煤层气区域强化抽采效果。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供一种转折径向井装置及分段引导水平压裂井煤层气抽采方法，以解决现有技术中碎软低渗煤层的煤层气抽采效率低的技术问题。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种转折径向井装置，包括交互式正齿桥塞机构，插入式倒齿喷射器机构和插入式倒齿转折径向井机构；

所述交互式正齿桥塞机构与所述插入式倒齿喷射器机构连接，用于对水平井水平段进行沟通岩层的定向喷射施工作业；

所述交互式正齿桥塞机构与所述插入式倒齿转折径向井机构连接，用于对水平井水平段进行沟通煤层的定向径向井施工作业；

所述交互式正齿桥塞机构包括组合胶筒，所述组合胶筒的两端分别设置有第一复合片和第二复合片，所述第一复合片还与第一可压缩复合椎体相连，所述第二复合片还与第二可压缩复合椎体相连，所述第一可压缩复合椎体还与桥塞下接头相连，所述第二可压缩复合椎体还依次与桥塞上接头和交互式正齿桥塞机构固定体相连；第一可压缩复合椎体和第二可压缩复合椎体的椎体渐缩尾端分别设置有卡瓦；

所述交互式正齿桥塞固定体包括底座，所述底座的一端与桥塞上接头连接，底座另一端的端面上设置有第一固定齿。

更进一步的，所述插入式倒齿喷射器机构包括第一喷射器本体，所述第一喷射器本体的上方顺序设有喷射器上扶正器和喷射器丢手，第一喷射器本体的下方顺序设置有第一重力定向器、连通管路、封隔器、喷射器下扶正器和喷射器固定单元；所述喷射器固定单元包括连接设置的单向阀和第二固定齿；所述第二固定齿的外部轮廓与第一固定齿的外部轮廓匹配；

所述第一喷射器本体内设置有上下贯通的过流通道，喷射器本体外侧沿圆周方向间隔分布有多个能与过流通道连通的喷射孔。