[发明专利]一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法

权利要求书

1.一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、收集目标矿区的勘探数据，并根据收集到的勘探数据确定水平井水平段在煤层顶板岩层内的布设层位，及水平井水平段与煤层顶面的垂直距离；

步骤2、按确定的布设层位施工水平井水平段后下套管固井，在施工过程中采集水平井水平段的随钻测井数据，并在固井完成后采集固井质量声波测井数据；

步骤3、根据步骤1得到的目标矿区的勘探数据，采用产能数值模拟方法确定水平井水平段的压裂段间距、压裂段数和射孔孔眼个数，进而确定初选射孔位置；

步骤4、根据步骤2得到的数据确定水平井水平段压裂位置优选指数，对水平井水平段压裂位置优选指数进行归一化处理，得到归一化压裂位置优选指数；

然后，基于归一化压裂位置优选指数对步骤3确定的初选射孔位置进行调整，得到最终射孔位置，具体包括：

若初选射孔位置对应的归一化压裂位置优选指数≥0.5，则将该初选射孔位置作为最终射孔位置；

若初选射孔位置对应的归一化压裂位置优选指数＜0.5，则以与该初选射孔位置距离最近，且对应的归一化压裂位置优选指数≥0.5的井深位置作为最终射孔位置；

步骤5、根据射孔孔眼个数确定最低射孔排量，然后对水平井水平段进行向煤层方向定向射孔和分段多簇压裂施工；

步骤6、完成压裂施工后进行返排、通洗井作业，然后进行煤层气排水采气。

2.如权利要求1所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，步骤1所述的勘探数据包括煤层顶板岩层垂向应力、煤层顶板岩层抗拉强度、煤层顶板岩层最小水平主应力、煤层的最小水平主应力、煤层倾角和煤层顶板岩层密度。

3.如权利要求1所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，步骤1所述的水平井水平段在煤层顶板岩层内的布设层位应满足以下条件：

α≤60°

式中，

为煤层顶板岩层垂向应力，MPa；

为煤层顶板岩层最小水平主应力，MPa；

为煤层最小水平主应力，MPa；

α为煤层倾角，单位为°。

4.如权利要求1所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，步骤2所述的水平井水平段与煤层顶板的垂直距离为0～2m。

5.如权利要求1所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，步骤4中所述的压裂位置优选指数通过下式确定：

式中：

X为压裂位置优选指数；

CC为套管接箍位置参数，当射孔位置距离套管接箍距离≤1m时，赋值为0，当射孔位置距离套管接箍距离＞1m时，赋值为1；

CQ为声波变密度测井得到的固井质量评价结果，当0≤声幅相对值＜15％，赋值为1，当15％≤声幅相对值＜30％，赋值为0.8，当声幅相对值≥30％，赋值为0；

D为水平井水平段与煤层顶面的距离，单位为m；

CI为煤层顶板岩层可压性指数。

6.如权利要求5所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，煤层顶板岩层可压性指数通过以下公式确定：

式中：

v_p为地层纵波波速，单位为m/s；

v_s为地层横波波速，单位为m/s；

ρ为煤层顶板岩层密度，单位为kg/m³；

为煤层顶板岩层最小水平主应力，MPa；

S_t为煤层顶板岩层抗拉强度，单位为MPa。

7.如权利要求1所述的煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，其特征在于，步骤5所述的最低射孔排量根据下式确定：

其中，

Q_min为最低射孔排量，单位为m³/min；

N为射孔孔眼个数；

d为射孔孔眼直径，单位为m；

v为射孔喷嘴的射流临界速度，单位为m/s。