专利名称：一种煤层气水平井系统及其施工方法
技术领域：
本发明涉及地下流体资源开采领域，具体地涉及一种煤层气水平井系统及其施工 方法。
背景技术：
现有的地下流体资源开采中，如煤层气的开采中所钻开采井如多分支水平井、单 支水平井、U型井钻井都是与一直井配为一个工程。多分支水平井的钻井过程中都包括如下步骤选定位置钻一个直井2'，直井2' 对应的煤层段下入特殊套管，一般为玻璃钢套管，固井后，在相应的煤层段，把玻璃钢套管 割掉漏出目标煤层，进行扩眼，形成连通洞穴21'。在与直井2'相隔预定距离处钻水平井 的直井段11'，造斜段13'，与直井2'的连通洞穴21'相通，在造斜段13'的延伸方向 上继续钻多分支水平井的水平段15'中各井眼的钻井。U型井包括直井段，造斜段，与水平 段，在水平段的末端设有一配合直井。U型井在连通之后就完钻，裸眼完井，直井下入专门作 业管柱，对直井口袋进行清洗，下入排采管柱和泵进行抽水、降压、直至最后出煤层气。如图1所示，现有的煤层气水平井多采用一个多分支水平井对应一个直井设置 2'，对于这种多分支水平井来说，其直井段1Γ以及造斜段13'的功能在于给钻具钻水 平井的水平段15'提供一个通道，当完成多分支水平井的钻井后，利用直井2'对多分支 水平井中的煤层气进行开采，而此时多分支水平井的直井段11'以及造斜段13'便被闲 置。这样不但使开采区域出现了开采盲区，同时，这种经过大量劳力物力所钻的直井段和造 斜段没有得到良好的应用。如图2所示，为了更好的提高空间利用率，以及充分地利用资源，现有技术中出现 反复利用一个多分支水平井的直井段11'，通过通入套管切割、打水泥塞侧钻等方式，完成 多个水平井和周围多个直井2' —一对应，此种方法虽然一定程度上提高了空间利用率， 也提高了资源利用率，然而，由于多个多分支水平井同时分布在直井段的周围，为了控制面 积需要计算各多分支水平井的分布的平均角度的合适范围，对这种直井布置要求比较高， 不利于施工，且反复利用一个多分支水平井的直井段，容易在钻井过程中出现故障，存在隐 患，并不适用于大规模的施工。
发明内容
本发明目的在于提供一种煤层气水平井系统，能够充分利用资源，减少投入，并能 够更合理有效地提高空间利用率。为此，本发明提供了一种煤层气水平井系统，包括多个多分支水平井，以及多个分 别与各多分支水平井配合使用的配合直井，其中，多分支水平井包括直井段，其中一个多分 支水平井的直井段向下延伸形成另一个多分支水平井的配合直井。进一步地，各多分支水平井依序排布，前一多分支水平井的直井段向下延伸形成 后一多分支水平井的配合直井。
进一步地，包括多组多分支水平井组，每组多分支水平井组中包括两个朝向相反 方向延伸的两个多分支水平井，且两支多分支水平井中各直井段向下延伸形成另一个多分 支水平井的配合直井。进一步地，与各多分支水平井配合使用的直井圆周排布。进一步地，还包括U型井或单支水平井，U型井或单支水平井包括直井段。进一步地，多分支水平井的配合直井的部分设置为所述U型井或所述单支水平井 的直井段。同时，本发明还提供了一种煤层气水平井系统的施工方法，包括如下步骤选定固 定位置钻第一直井，在第一直井中下入套管，进行完井；与第一直井间隔预定距离钻第一多 分支水平井的第一直井段；以第一直井以及第一直井段为定点展开第一多分支水平井的排 布，并对第一多分支水平井进行完井；将第一多分支水平井的直井段完井过程中所实施的 套管拆除，将该第一直井段向下继续延伸钻井形成第二直井，并对第二直井进行完井；与第 二直井间隔预定距离钻第二多分支水平井的直井段；以所述第二直井以及第二直井段为定 点展开第一多分支水平井的排布，并对第二多分支水平井进行完井。进一步地，进一步包括如下步骤重复上述各步骤依序进行各多分支水平井的实 施，前一多分支水平井的直井段向下延伸形成后一多分支水平井的配合直井。进一步地，与第二直井间隔预定距离钻第二多分支水平井的直井段的过程包括 在与第一直井段和第一直井之间连线的延伸线偏转一预定角度钻第二直井段。进一步地，与所述第二直井间隔预定距离钻第二多分支水平井的直井段的过程进 一步包括将与第一多分支水平井配合使用的直井作为第二多分支水平井的直井段使用。进一步地，将与第一多分支水平井配合使用的直井作为第二多分支水平井的直井 段使用的具体步骤如下在第一多分支水平井配合使用的第一直井中下入封隔装置，将封 隔装置固定在所述第一直井与第一多分支水平井连接洞穴的上部，形成第二直井段。进一步地，进一步包括如下步骤将与第一多分支水平井配合使用的直井配置为 另一直井段，并以该直井段向外钻一条单支水平井或者U型井。本发明的优点本发明一种煤层气水平井系统，通过将多分支水平井的直井段作 为另一多分支水平井的配合直井使用，不但有效地提高了空间利用率，更能有效地利用资 源，减少了水平井地面钻前工程的施工量，钻井施工量，节约了成本。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明，附图示出了本发明的优选 实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中图1示出了现有技术中一种煤层气水平井系统的排布结构示意图；图2示出了现有技术中第二种煤层气水平井系统的排布结构示意图；图3示出了本发明第一实施例中煤层气水平井系统的排布结构示意图；图4示出了发明第二实施例中煤层气水平井系统的排布结构示意图；以及图5示出了本发明第三种实施例中煤层气水平井系统的排布结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。在本发明的一种典型实施方式中一种煤层气水平井系统，包括多个多分支水平 井，以及多个分别与各多分支水平井配合使用的配合直井2，其中，多分支水平井包括直井 段11，造斜段13以及水平段15。其中一支所述多分支水平井的直井段11向下延伸形成另 一支所述多分支水平井的配合直井2。这种结构，在相同的开采面积中，由于减少了井的数 量，因为减少了地面钻前工程的施工量，钻井施工量，减少了原有一对一模式的水平井直井 段和造斜段的闲置和浪费，有效地利用了资源，并节约了成本。同时还能够有效地提高空间 利用率。如图3所示，在本发明的第一种实施方式中，该煤层气水平井系统中，各多分支水 平井依序排布，前一多分支水平井的直井段11向下延伸形成后一多分支水平井的配合直 井2。这样的钻井顺序能够更好地提高空间利用率，以及更有效地进行多分支水平井的排 布，减少投入，节约成本。优选地，在地面条件允许的情况下，将与各多分支水平井配合使用 的直井2呈圆周状排布，同时可将各多分支水平井设置为呈螺旋状排布。这样能够合理地 利用资源。且，这样的排布方式，钻井、开采两不耽误，完成第一个多分支水平井的钻井后即 可投入使用，而在此同时可进行第二个多分支水平的钻井施工。如图4所示，在本发明的第二种实施方式中，该煤层气水平井系统中，包括多组多 分支水平井组，每组所述多分支水平井组中包括两个朝向相反方向延伸的两个多分支水平 井，且两个多分支水平井中各直井段11向下延伸形成另一个多分支水平井的配合直井2。 这是本发明水平井的一种可选方式，这种排布方式可根据地面条件灵活运用，可应用于山 谷冲积区域，狭小山谷盆地等不同的地面条件，即使能够布置井位的区域非常小，钻前工程 难度大，采用第二实施例中的实施方式，能够从分利用地形开发资源，同时减少钻井数量， 这样可以大量节约钻前施工投入的费用和钻井费用，解决了水平井浪费等问题。优选地，在 地面条件允许的情况下，将与各多分支水平井配合使用的直井呈圆周状排布，各多分支水 平井两两相对设置。这样在较小的空间内能够增加多分支水平井的实施数量和覆盖面积。
如图5所示，在本发明的第三种实施方式中，该煤层气水平井系统中，还包括U型 井3或单支水平井，所述U型井3或单支水平井包括直井段31。这样的结构能够充分利用 空间，在不足以部署一个多分支水平井时，钻面积较小的U型井或单支水平井。多分支水平 井的配合直井2的部分设置为U型井或单支水平井的直井段31。这样的结构能够更好地利 用资源。 同时，在本发明中还提供了一种煤层气水平井系统的施工方法，包括如下步骤选 定固定位置钻第一直井，在第一直井中下入套管，进行完井；与第一直井间隔预定距离钻第 一多分支水平井的第一直井段；以第一直井以及第一直井段为定点展开第一多分支水平井 的排布，并对第一多分支水平井进行完井；将第一多分支水平井的直井段完井过程中所实 施的套管拆除，将该第一直井段向下继续延伸钻井形成第二直井，并对第二直井进行完井； 与第二直井间隔预定距离钻第二多分支水平井的直井段；以第二直井以及所述第二直井段 为定点展开第一多分支水平井的排布，并对第二多分支水平井进行完井。
优选地，上述步骤进一步包括如下步骤重复上述各步骤，依序进行各多分支水平 井的实施，前一多分支水平井的直井段向下延伸形成后一多分支水平井的配合直井。完成 施工的多分支水平井可以直接投入使用，然后继续下一个多分支水平井的钻井施工。优选地，与第二直井间隔预定距离钻第二多分支水平井的直井段的过程包括在 与第一直井段和第一直井之间连线的延伸线偏转一预定角度钻第二直井段。该角度不宜过 小，需要保证两个相邻的水平井之间保持一定距离，这个角度也不宜过大，角度过大会造成 空间的浪费，当然，在具体的操作中，需要根据地势条件，具体分析实际施工的可操作性。优 选地，与第二直井间隔预定距离钻第二多分支水平井的直井段的过程进一步包括将与第 一多分支水平井配合使用的直井作为第二多分支水平井的直井段使用。更优选地，将与第 一多分支水平井配合使用的直井作为第二多分支水平井的直井段使用的具体步骤如下在 第一多分支水平井配合使用的第一直井中下入封隔装置，将封隔装置固定在所述第一直井 与第一多分支水平井连接洞穴的上部，形成第二直井段。完成第二多分支水平井的钻井施 工后，将该封隔装置进行回收或钻除，恢复其第一多分支水平井的配合直井的完井工艺。优选地，一种煤层气水平井系统的施工方法，进一步包括如下步骤将与第一多分 支水平井配合使用的直井配置为另一直井段，并以该直井段向外钻一条单支水平井或者U 型井。本发明一种水平井系统，通过将多分支水平井的直井段作为另一多分支水平井的 配合直井使用，不但有效地提高了空间利用率，更能有效地利用资源，减少了水平井地面钻 前工程的施工量，钻井施工量，节约了成本。同时，根据本发明所提供的一种煤层气水平井 系统的施工方法，简单实用，便于实施，能够合理利用资源，节约成本。本发明所提供的一种煤层气水平井系统及其施工方法不仅适用于煤层气的开采， 同时也适用于其它使用排水降压法开采的地质矿藏。以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人 员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种煤层气水平井系统，包括多个多分支水平井，以及多个分别与各所述多分支水平井配合使用的配合直井(2)，其中，所述多分支水平井包括直井段(11)，其特征在于，其中一个所述多分支水平井的直井段(11)向下延伸形成另一个所述多分支水平井的配合直井(2)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各所述多分支水平井依序排布，前一多分 支水平井的直井段(11)向下延伸形成后一多分支水平井的配合直井(2)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括多组多分支水平井组，每组所述多分 支水平井组中包括两个朝向相反方向延伸的两个多分支水平井，且两支所述多分支水平井 中各直井段(11)向下延伸形成另一支多分支水平井的配合直井(2)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，与各多分支水平井配合使用的 直井(2)圆周排布。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括U型井(3)或单支水平井，所述U 型井(3)或单支水平井包括直井段(31)。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多分支水平井的配合直井(2)的部分 设置为所述U型井(3)或所述单支水平井的直井段(31)。
7.一种水平井系统的施工方法，其特征在于，包括如下步骤选定固定位置钻第一直井，在所述第一直井中下入套管，进行完井；与所述第一直井间隔预定距离钻第一多分支水平井的第一直井段；以所述第一直井以及所述第一直井段为定点展开第一多分支水平井的排布，并对所述 第一多分支水平井进行完井；将所述第一多分支水平井的直井段完井过程中所实施的套管拆除，将该第一直井段向 下继续延伸钻井形成第二直井，并对第二直井进行完井；与所述第二直井间隔预定距离钻第二多分支水平井的直井段；以所述第二直井以及所述第二直井段为定点展开第二多分支水平井的排布，并对所述 第二多分支水平井进行完井。
8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，进一步包括如下步骤重复权利要求7中各步骤依序进行各所述多分支水平井的实施，前一多分支水平井的 直井段向下延伸形成后一多分支水平井的配合直井。
9.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，与所述第二直井间隔预定距离钻第 二多分支水平井的直井段的过程包括在与所述第一直井段和第一直井之间连线的延伸线偏转一预定角度钻第二直井段。
10.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，与所述第二直井间隔预定距离钻第 二多分支水平井的直井段的过程进一步包括将与所述第一多分支水平井配合使用的直井作为第二多分支水平井的直井段使用。
11.根据权利要求10所述的施工方法，其特征在于，将与所述第一多分支水平井配合 使用的直井作为第二多分支水平井的直井段使用的具体步骤如下 在第一多分支水平井配合使用的第一直井中下入封隔装置，将所述封隔装置固定在所 述第一直井与第一多分支水平井连接洞穴的上部，形成第二直井段。
12.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，进一步包括如下步骤将与第一多分支水平井配合使用的直井配置为另一直井段，并以该直井段向外钻一条 单支水平井或者U型井。
全文摘要
本发明公开了一种煤层气水平井系统，包括多个多分支水平井，以及多个分别与各多分支水平井配合使用的配合直井，其中，多分支水平井包括直井段，其中一个多分支水平井的直井段向下延伸形成另一个多分支水平井的配合直井。本发明一种煤层气水平井系统，通过将多分支水平井的直井段作为另一多分支水平井的配合直井使用，不但有效地提高了空间利用率，更能有效地利用资源，减少了水平井地面钻前工程的施工量，钻井施工量，节约了成本。同时，本发明还提供了一种水平井系统的施工方法，该方法简单实用，便于实施，能够合理利用资源，节约成本。
文档编号E21B43/30GK101949284SQ20101029044
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者吴华强, 商昌盛, 夏雪平, 杨陆武 申请人:北京奥瑞安能源技术开发有限公司