一种煤系气U型井钻进及压裂结构的制作方法

本实用新型涉及煤系气开采领域，特别涉及一种煤系气U型井钻进及压裂结构。

背景技术：

由于钻井、压裂等工程技术的进步，煤系气作为非常规天然气已经展现出巨大的开发价值与潜力。但是煤系气中煤层厚度变化大、层数多，层间发育的页岩气、致密气与煤层气具有连续成藏、区内共存的特点，达不到机械分层压裂条件，难以单独开采，而且煤系气单独开发的经济效益并不明显。“十三五”提出将煤层气与页岩气、致密砂岩气组合开采。煤系气的开发有利于加强国家能源安全保障、优化国家能源结构，有助于减少煤矿瓦斯安全事故、降低温室气体的排放量，有益于经济效益和社会效益。

目前国内外煤系气共采的相关研究和现场试验很少，一般单独针对煤系气中的某种非常规气进行钻探开发，或者针对煤系气中的煤层气、页岩气、致密气进行直井分层压裂、分隔合采，不适合煤系气多层组合开发，局限性比较大。以往的技术方案往往针对煤系气目标层进行分层钻进，钻探难度大、投资大，存在开发储层单一、单井开发的储层较少或者单井合采难度大的问题，生产和经济效益不高，在煤系气综合开发方法上还存在很大空白。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种煤系气U型井钻进及压裂结构，该煤系气U型井钻进及压裂结构采用非目标储层水平井钻进，通过水平井水平段分段压裂沟通煤系气目标储层，实现煤系气的开采。该方案避免了煤系气目标储层钻进的井道坍塌、污染问题，解决了煤系气钻探施工难度大、目标层位单一，以及煤系气多层合采问题。

本实用新型通过以下技术方案得以实现。

本实用新型提供的一种煤系气U型井钻进及压裂结构，包括水平井直井段、水平井水平段、压裂裂缝、直井、致密砂岩气层、页岩气层、煤层气层二号、煤层气层一号和直井完井洞穴，所述结构分为目标储层和非目标储层两层；所述水平井直井段和直井垂直于地层设置，且穿过致密砂岩气层、页岩气层；所述直井底部进行直井完井洞穴设置；所述水平井水平段倾斜设置，水平井水平段的一端与洞穴相连，水平井水平段的另一端与水平井直井段圆角设置；所述压裂裂缝分段、垂直设于水平井水平段，且穿过所有目标储层。

所述致密砂岩气层、页岩气层、煤层气层二号、煤层气层一号为目标储层。

所述水平井水平段的跟端高于趾端。

所述水平井水平段、直井完井洞穴位于非存储层。

所述水平井直井段、水平井水平段、直井、直井完井洞穴形成U型井。

所述压裂裂缝穿过非目标储层。

所述水平井水平段的跟端连接水平井直井段，水平井水平段的趾端连接直井完井洞穴。

所述水平井水平段位于非目标层，位置为如下几种情况中的一种：

水平井水平段位于页岩气层下，煤层气层一号上；

水平井水平段位于致密砂岩气层下，煤层气层一号上；

水平井水平段位于煤层气层一号下，煤层气层二号上。

本实用新型的有益效果在于：

(1)在地质构造稳定的非目标存储层采用造斜以及水平段的结构，如砂岩、灰岩等，避免了煤系气目标储层钻进时井眼垮塌、掉块和井漏等风险。

(2)避免了钻井液长时间浸泡煤系气层，尤其是煤层气层和页岩气层，有效降低了钻井液中的固相颗粒和钻屑对煤系气储层的伤害。

(3)该U型井钻进及压裂结构中，水平井水平段的跟端高于趾端，在低处与直井洞穴连通，便于煤系产出水在重力的作用下流到直井井底，实现排水采气同时进行，极大地提高排水效率，避免了水平井水平段积液造成的产能下降。

(4)该方案通过U型井水平段的裂缝沟通大范围的煤系气储层，增加了开采波及面积和泄气面积，实现了煤系气多层合采，提高了煤系气的利用率，减少了区域钻井数量，减少了钻井总成本，大幅增加了单井产量、采出程度和经济效益。

(5)通过水平井水平段的多级压裂，沟通大范围的煤系气目标储层，即致密砂岩气层、页岩气层和煤层气层，可以进行煤系气的综合开采。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三的结构示意图。

具体实施方式

下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、图2和图3所示，一种煤系气U型井钻进及压裂结构，包括水平井直井段1、水平井水平段2、压裂裂缝3、直井4、致密砂岩气层5、页岩气层6、煤层气层二号7、煤层气层一号8和直井完井洞穴9，所述结构分为目标储层和非目标储层两层；所述水平井直井段1和直井4垂直于地层设置，且穿过致密砂岩气层5、页岩气层6；所述直井4底部进行直井完井洞穴9设置；所述水平井水平段2倾斜设置，使其的跟端高于趾端，水平井水平段2的一端与洞穴9相连，水平井水平段2的另一端与水平井直井段1圆角设置；所述压裂裂缝3分段、垂直设于水平井水平段2，且穿过所有目标储层，即致密砂岩气层5、页岩气层6、煤层气层二号7、煤层气层一号8；所述水平井水平段2位于非目标层，置于页岩气层6下，煤层气层一号8上或置于致密砂岩气层5下，煤层气层一号8上或置于煤层气层一号8下，煤层气层二号7上；所述水平井水平段2、直井完井洞穴9位于非存储层；所述水平井直井段1、水平井水平段2、直井4、直井完井洞穴9形成U型井；所述压裂裂缝3穿过非目标储层，大范围的沟通了煤系气目标储层；所述水平井水平段2的跟端连接水平井直井段1，水平井水平段2的趾端连接直井完井洞穴9。

实施例1

如图1所示，一种煤系气U型井钻进及压裂结构的具体实施方法为：

①钻U型井中的直井4并完成直井完井洞穴9：穿过目标储层，钻进U型井中的直井4，在直井4的井筒底部进行直井完井洞穴9完井，直井完井洞穴9位于非目标储层；所述目标储层为致密砂岩气层5、页岩气层6、煤层气层二号7和煤层气层一号8。

②钻水平井直井段1：穿过目标储层，钻进水平井直井段1。

③钻水平井水平段2：在选定的非目标储层进行造斜并钻进水平井水平段2，钻进时使水平井水平段2倾斜，让跟端高于趾端，跟端连接水平井直井段1，趾端连接直井完井洞穴9，形成U型井；所述水平井水平段2位于非目标层，置于页岩气层6下，煤层气层一号8上，并对水平井水平段2进行套管完井，然后进行分段压裂。

④水平井射孔压裂沟通煤系气多层目标层：对水平井水平段2的设定部位进行桥塞射孔联作分段压裂，形成压裂裂缝3，沟通目标储层；所述桥塞射孔联作分段压裂对井筒桥塞封隔后，用连续油管带磨鞋一次性钻除桥塞，并进行压裂液返排，进行逐段射孔、逐段压裂。

实施例2

如图2所示，一种煤系气U型井钻进及压裂结构的具体实施方法为：

①钻U型井中的直井4并完成直井完井洞穴9：穿过目标储层，钻进U型井中的直井4，在直井4的井筒底部进行直井完井洞穴9完井，直井完井洞穴9位于非目标储层；所述目标储层为致密砂岩气层5、页岩气层6、煤层气层二号7和煤层气层一号8。

②钻水平井直井段1：穿过目标储层，钻进水平井直井段1。

③钻水平井水平段2：在选定的非目标储层进行造斜并钻进水平井水平段2，钻进时使水平井水平段2倾斜，让跟端高于趾端，跟端连接水平井直井段1，趾端连接直井完井洞穴9，形成U型井；所述水平井水平段2位于非目标层，置于致密砂岩气层5下，煤层气层一号8上，并对水平井水平段2进行套管完井，然后进行分段压裂。

④水平井射孔压裂沟通煤系气多层目标层：对水平井水平段2的设定部位进行桥塞射孔联作分段压裂，形成压裂裂缝3，沟通目标储层；所述桥塞射孔联作分段压裂对井筒桥塞封隔后，用连续油管带磨鞋一次性钻除桥塞，并进行压裂液返排，进行逐段射孔、逐段压裂。

实施例3

如图3所示，一种煤系气U型井钻进及压裂结构的具体实施方法为：

①钻U型井中的直井4并完成直井完井洞穴9：穿过目标储层，钻进U型井中的直井4，在直井4的井筒底部进行直井完井洞穴9完井，直井完井洞穴9位于非目标储层；所述目标储层为致密砂岩气层5、页岩气层6、煤层气层二号7和煤层气层一号8。

②钻水平井直井段1：穿过目标储层，钻进水平井直井段1。

③钻水平井水平段2：在选定的非目标储层进行造斜并钻进水平井水平段2，钻进时使水平井水平段2倾斜，让跟端高于趾端，跟端连接水平井直井段1，趾端连接直井完井洞穴9，形成U型井；所述水平井水平段2位于非目标层，置于煤层气层一号8下，煤层气层二号7上，并对水平井水平段2进行套管完井，然后进行分段压裂。

④水平井射孔压裂沟通煤系气多层目标层：对水平井水平段2的设定部位进行桥塞射孔联作分段压裂，形成压裂裂缝3，沟通目标储层；所述桥塞射孔联作分段压裂对井筒桥塞封隔后，用连续油管带磨 鞋一次性钻除桥塞，并进行压裂液返排，进行逐段射孔、逐段压裂。

综上所述，本实用新型针对包含多层含气层的煤系气层，采用U型井水平段非目标储层钻进结构，且水平段的跟端高于趾端，然后利用水平井多级压裂沟通煤系气多层含气储层。该结构避免了煤系地层中因目标层构造不稳而产生井眼垮塌、掉块和井漏，便于煤系产出水在重力的作用下流到直井井底，实现直井排水，水平井采气，排水采气同时进行，极大地提高排水效率，避免水平井井底积液造成的产能下降。