[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

说明书

本发明公开一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，包括确定水平井水平段的布设层位，及水平井水平段与煤层顶面的垂直距离；施工水平井水平段后下套管固井，采集随钻测井数据和固井质量声波测井数据；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；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；基于归一化压裂位置优选指数对初选射孔位置进行调整，得到最终射孔位置；确定最低射孔排量，然后对水平井水平段进行定向射孔和分段多簇压裂施工；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。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，具体涉及一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法。

背景技术

碎软低渗煤层瓦斯高效抽采是制约我国煤层气产业化发展和煤矿瓦斯灾害治理的技术难题。碎软低渗煤层结构碎软、孔隙度和渗透率低、物性差、瓦斯抽采困难。目前，此类煤层的煤层气抽采常采用直井、水平井，但整体产量低，开发效果差，抽采效率低，无法满足煤矿安全生产的要求。其原因主要为：直井开发的单井泄流面积小，并且由于煤层破碎松软、塑性强、水力压裂时裂缝延伸不长、有效裂缝半长小于20m，导致增产改造效果不好，控制范围有限；煤层中水平井开发方式由于煤层结构破碎松软、易发生垮孔、埋钻等井下事故，固井时钢制套管与煤层胶结不紧，分段压裂时在套管水泥环与煤层之间易出现串流，并且直接在煤层中压裂时裂缝延伸不长，泄压影响范围小。在煤层中下套管固井，对后期的采煤活动也会产生不利影响。

现有技术公开的一种煤层气分段压裂水平井强化抽采方法(ZL201410225854.X)、碎软低渗煤层顶板或底板分段压裂水平井煤层气抽采方法(ZL202110515199.1)，针对构造软煤煤层气开发问题，提出将水平井的井眼轨迹控制在煤层顶板或底板岩层中，通过在水平井段分段向下定向射孔和分段压裂，达到强化抽采构造软煤煤层气的目的。

上述专利方法均采用桥塞-射孔联作分段压裂工艺对水平井进行分段压裂改造，但存在压裂段间距大、压裂裂缝少、抽采效率低，不利于发挥长水平段优势的缺陷。为提高压裂段数，目前也有采用段内多簇射孔压裂的手段，但是多簇射孔孔眼对压裂液的分流作用以及缝间应力干扰，会导致部分射孔簇裂缝不能实现穿层扩展，形成无效裂缝，因此，亟需研究一种能够准确选择射孔位置，避免形成无效裂缝的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，以解决现有技术中存在的射孔位置的确定缺少理论方法且压裂后需要钻磨桥塞的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种煤层顶板水平井底封拖动分段压裂煤层气抽采方法，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；