[发明专利]支撑管跟进气液喷射钻进径向井煤层气开采方法

摘要

本发明涉及一种煤层气开采领域煤层气开采方法，具体涉及一种，在垂直井扩孔后的煤层井段，由油管下入定向径向导向工具，然后用钢丝绳索把支撑管跟进喷射钻进工具组合下入到油管和定向径向导向工具内，采用高压气水混合液、在煤层中沿径向方向喷射钻进出一组或多组(多煤层)径向水平孔，并且在钻进径向孔同时，自行跟进高强度PVC割缝筛管，形成有支撑和导流功能的径向水平孔，并能实现欠平衡钻进和负压强化煤层的径向井煤层气开采方法。

主权项

一种支撑管跟进气液喷射钻进径向井煤层气开采方法，其特征在于：钻井完成后下入直径178mm套管，其中煤层段下入直径178mm玻璃钢套管，固井完成后下扩孔器在煤层段扩孔形成500mm的洞穴，然后用直径89mm的油管作为工作管柱下入直径152mm的井下径向导向工具，通过井口旋转油管工作管柱，确定井下导向工具的径向方位，下放油管并适当加压使导向工具弯曲接触煤层，然后用直径22.2mm的钢丝绳索下入由加重杆、活塞、喷射管、PVC割缝筛管和液力爬行器组成的支撑管跟进喷射钻进工具组合，爬行器穿过径向定向工具接触煤层后，地面固定钢丝绳索使油管和支撑管跟进喷射钻进工具组合能同步下放，开启地面泵注系统，在20‑30MPa的压力下，以排量1.5‑2.0m3/Min喷射切割和冲蚀煤层，同时适当加压使定向导向工具始终以一定的压力接触煤层，并缓慢同步下放油管和支撑管跟进喷射钻进工具组合，使径向导向工具随支撑管跟进喷射钻进工具组合一同径向弯曲进入煤层形成径向弯曲井段，当径向导向工具完全进入煤层后，通过绞车控制释放钢丝绳索速度和钻压，在20‑30MPa的压力下，通过油管注入适当比例的气水混合液，其中汽水混合液的比例由欠平衡度决定，气为压缩空气或液氮，并且水排量为1.5‑2.0m3/Min，当高压气水混合液通过油管和高压喷射管并从脉冲爬行器的喷嘴喷出后，气水混合流体具有强大的冲击切割力，在这一具有强大冲击切割力流体的作用下，喷嘴附近的煤层会被快速破碎、切割和冲蚀成煤屑和煤粉，快速形成喷射井眼；当脉冲爬行器内部的压力持续升高时，其内的活塞在混合流体压力的作用下向前运动并压迫振动弹簧，同时使脉冲活塞上的泄流孔与爬行器上的反向喷射孔连通，其中喷射孔为三个成120°相位的反向喷孔，使流体向后喷射，反冲作用力使得爬行器脉冲向前爬行，当压力释放后，振动弹簧迫使活塞向后运动关闭泄流孔，如此循环作用既能向前喷射钻进径向孔，又能在径向孔壁上喷射切割出三条成120°相位的沟槽，喷射切割下来的煤屑和煤粉会被气水混合液携带井底并随气水混合流体迅速返排出地面并被分离系统分离出去，由于高压混合液中气体的存在，当气泡从喷嘴内连续喷出后会迅速膨胀形成连续的冲击波，对孔壁周围的煤层具有解堵和产生微裂缝的强化改造作用，再者，适当比例的气泡在井筒中上行时逐渐膨胀，并且气泡膨胀是由于压力减小导致的，驱替出井筒内一部分液体，这使得井筒液柱在井底所产生的压力低于煤储层的压力，进而实现欠平衡喷射钻进，由于高压气泡强化作用和在欠平衡条件下进行喷射钻进煤层，这就极大地减小、甚至消除喷射钻进形成的煤粉对井眼周围煤层所造成的污染；在加重杆、液压力、脉冲爬行器前行和震动的复合作用下，支撑管跟进喷射钻进工具组合逐渐喷射钻进前行，进而就会在煤层中喷射出一定直径大小、一定形状和一定长度的径向水平孔眼；其中一定形状是由三个沟槽120°相位分布决定的，一定长度是由煤层特性决定的，当一支径向孔喷射钻进到达预定长度，通过地面投球后提高注入泵注压力并适当上提钢丝绳索德拉力，使喷射高压管与爬行器和支撑管脱开，当提出高压喷射管后，支撑管连同爬行器一同留在所喷射钻进的径向孔内起支撑和导流作用；重新定位径向导向工具，重复上述作业施工程序，逐一完成所设计的径向水平孔，直到一组按一定方位角分布具一定长度的径向水平孔得以完成，用同样的方法能够对多煤层的垂直井进行多组径向水平孔完井，用若干个一组或多组径向水平孔组成的径向水平井形成的井组，可构成煤层气开采井网，实现区域联合降压提高煤层气开采效率。