一种用于煤层气水平井完井的装置及方法与流程

本发明涉及煤层气水平井完井技术领域，具体涉及一种用于煤层气水平井完井的装置。

背景技术：

高瓦斯煤矿在采煤前，必须按照“应抽尽抽、先抽后采，超前预抽”原则，在有效降低煤层瓦斯浓度的前提下进行采煤作业，这就要求煤矿超前进行预抽采作业，采用地面钻井的方式进行预抽采。由于目前采煤作业的高度机械化，若提前预抽采瓦斯时在煤层下入钢套管或留有固井水泥环，就会对采煤作业造成负面影响，目前自动化的采煤机在采到钢套管前就要停止作业，采用人工方法去除钢套管和固井水泥，然后才能自动化采煤，浪费大量人力、物力，大大降低采煤效率。

为了避免采煤时遇到这种问题，目前很多煤矿在进行地面预抽采时采用水平井井型，在煤层下入玻璃钢套管或pe管等非金属套管，并且不固井，在长时间的预抽采时水平段被煤粉堵塞，严重影响抽采效率，甚至导致无气产出、水平井报废，造成极大投资浪费。为了解决水平段井筒堵塞问题，想出各种办法均效果甚微，其核心问题就是水平段的玻璃钢套管再进入的问题无法解决。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于煤层气水平井完井的装置及方法，在煤层气水平井水平段下入双层套管，解决煤层气水平井完井后水平段再进入、洗井、增产措施等问题，预抽采瓦斯后采煤时，内层金属套管外无水泥固井，并有外层非金属套管包裹，可以在采煤前，比如巷道掘进时，直接去除，对机械化采煤影响降至最低。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于煤层气水平井完井的装置，包括外层非金属套管和内层金属套管。其中，内层金属套管位于外层非金属套管内，并且外层非金属套管和内层金属套管均悬挂于二开金属套管内。内层金属套管内设有控制阀，外层非金属套管与内层金属套管之间能够建立循环通道。

根据本发明的而用于煤层气水平井完井的装置，在地面向煤层水平钻井的过程中，采用三开结构，水平段三开下入非金属套管，在非金属套管内下入金属套管和附件，三开双套管均悬挂于造斜段二开金属套管内，通过插入方式解决煤层气水平井完井后水平段再进入问题，解决后期水平段堵塞等问题，为洗井、增产措施提供了水平段的循环通道。预抽采瓦斯后采煤时，内层钢套管外无水泥固井，并有外层非金属套管包裹，可以在采煤前，比如巷道掘进时，直接去除，对机械化采煤影响降至最低，同时还能够节约成本，尤其适用于高瓦斯煤矿预抽采水平井，为超前、经济和可靠的解决煤矿预抽采问题提供钻完井方案。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本发明的用于煤层气水平井完井的装置，在一个优选的实施方式中，外层非金属套管采用外层套管悬挂器悬挂于二开金属套管内。

通过悬挂器悬挂外层非金属套管，便于装置的安装和固定，且能保证结构稳定可靠。

进一步地，在一个优选的实施方式中，外层套管悬挂器与外层非金属套管之间设有密封装置。

通过密封装置能够有效保证整个装置的密封性能，避免影响完井作业的可靠性。

具体地，在一个优选的实施方式中，内层金属套管采用内层套管悬挂器悬挂于二开金属套管内，内层套管悬挂器上设有循环通道。

通过悬挂器悬挂外层非金属套管，便于装置的安装和固定，且能保证结构稳定可靠，且通过循环通道能够有效确保内层金属套管与外层非金属套管之间建立流体循环通道。

进一步地，在一个优选的实施方式中，内层套管悬挂器与内层金属套管之间设有密封装置。

通过密封装置能够有效保证整个装置的密封性能，避免影响完井作业的可靠性。

具体地，在一个优选的实施方式中，内层金属套管内靠近两端的位置处设有单流阀。

上述结构，能够确保完井作业和洗井作业的过程稳定可靠，并有效避免在流体循环过程中产生回流。

根据本发明第二方面的用于煤层气水平井完井的方法，采用上述所述的装置实施，具体包括如下步骤：s01、采用三开结构完成水平井钻井：一开下入金属套管后固井，二开造斜至煤层顶板接近水平并下入金属套管后固井，三开在煤层水平钻进至预设长度；s02、完井作业：三开下入上述所述的装置悬挂于二开金属套管内。s03、洗井作业。

根据本发明的用于煤层气水平井完井的方法，由于采用了上述所述的装置实施，通过插入方式解决煤层气水平井完井后水平段再进入问题，解决后期水平段堵塞等问题，为洗井、增产措施提供了水平段的循环通道。预抽采瓦斯后采煤时，内层钢套管外无水泥固井，并有外层非金属套管包裹，方便去除，对机械化采煤影响降至最低，同时还能够节约成本，尤其适用于高瓦斯煤矿预抽采水平井，为超前、经济和可靠的解决煤矿预抽采问题提供钻完井方案。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

进一步地，在一个优选的实施方式中，在步骤s03中，先下入油管和插入头，下钻至靠近内层套管悬挂器的插入口的位置，开泵冲洗插入口至预设时长，然后下钻加压至预设压力范围内将插入头插入内层套管悬挂器的插入口开始洗井作业。

在洗井作业前先将插入口冲洗干净，有利于后续插入头与插入口之间配合的密封性，避免影响洗井作业的顺利进行。

进一步地，在一个优选的实施方式中，在步骤s03中，在开始洗井作业前，先在预设压力范围和预设时长内试压以验证插入密封性，然后继续加压至预设压力范围打开内层金属套管内的控制阀门至地面井口出液完成试循环。

通过上述前期密封性的检测和试循环，能够极大程度上确保洗井工作的顺利进行。

进一步地，在一个优选的实施方式中，在步骤s03中，洗井作业完成后，地面停泵，等待预设时长至控制阀关闭，在预设压力范围和预设时长范围内试压以验证控制阀密封性，之后拔出插入头，起钻完成洗井作业。

通过上述后续控制阀密封性的检测，能够确保下次完井作业和洗井作业的顺利进行。

相比现有技术，本发明的优点在于：在煤层气水平井水平段下入双层套管，解决煤层气水平井完井后水平段再进入、洗井、增产措施等问题，预抽采瓦斯后采煤时，内层金属套管外无水泥固井，并有外层非金属套管包裹，方便去除，对机械化采煤影响降至最低。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了本发明实施例的用于煤层气水平井完井的装置的整体结构；

图2示意性显示了本发明实施例的用于煤层气水平井完井的装置在洗井作业时的状态；

图3示意性显示了本发明实施例的内层套管悬挂器的俯视结构；

图4示意性显示了本发明实施例的用于煤层气水平井完井的方法的流程。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

图1示意性显示了本发明实施例的用于煤层气水平井完井的装置10的整体结构。图2示意性显示了本发明实施例的用于煤层气水平井完井的装置10在洗井作业时的状态。图3示意性显示了本发明实施例的内层套管悬挂器4的俯视结构。图4示意性显示了本发明实施例的用于煤层气水平井完井的方法的流程。

实施例1

如图1和图2所示，本发明实施例的用于煤层气水平井完井的装置10，包括外层非金属套管1和内层金属套管2。其中，内层金属套管2位于外层非金属套管1内，并且外层非金属套管1和内层金属套管2均悬挂于二开金属套管7内。内层金属套管2内设有控制阀3，外层非金属套管1与内层金属套管2之间能够建立循环通道4。

根据本发明实施例的而用于煤层气水平井完井的装置，在底面向煤层水平钻井的过程中，采用三开结构，水平段三开下入非金属套管，在非金属套管内下入金属套管和附件，三开双套管均悬挂于造斜段二开金属套管内，通过插入方式解决煤层气水平井完井后水平段再进入问题，解决后期水平段堵塞等问题，为洗井、增产措施提供了水平段的循环通道。预抽采瓦斯后采煤时，内层钢套管外无水泥固井，并有外层非金属套管包裹，方便去除，对机械化采煤影响降至最低，同时还能够节约成本，尤其适用于高瓦斯煤矿预抽采水平井，为超前、经济和可靠的解决煤矿预抽采问题提供钻完井方案。

如图1和图2所示，具体地，在本实施例中，外层非金属套管1采用外层套管悬挂器5悬挂于二开金属套管7内。通过悬挂器悬挂外层非金属套管，便于装置的安装和固定，且能保证结构稳定可靠。进一步地，在本实施例中，外层套管悬挂器5与外层非金属套管1之间设有密封装置。通过密封装置能够有效保证整个装置的密封性能，避免影响完井作业的可靠性。

如图1和图2所示，具体地，在本实施例中，内层金属套管2采用内层套管悬挂器6悬挂于二开金属套管7内，内层套管悬挂器6上设有循环通道61。通过悬挂器悬挂外层非金属套管，便于装置的安装和固定，且能保证结构稳定可靠，且通过循环通道能够有效确保内层金属套管与外层非金属套管之间建立流体循环通道。进一步地，在本实施例中，内层套管悬挂器6与内层金属套管2之间设有密封装置。通过密封装置能够有效保证整个装置的密封性能，避免影响完井作业的可靠性。具体地，内层套管悬挂器6上设有密封凹槽62，以便于密封圈等密封装置的布置。

具体地，如图1和图2所示，在本实施例中，内层金属套管2内靠近两端的位置处设有单流阀31。上述结构，能够确保完井作业和洗井作业的过程稳定可靠，并有效避免在流体循环过程中产生回流。

实施例2

如图1至图3所示，本发明实施例的用于煤层气水平井完井的方法，采用上述所述的装置10实施，具体包括如下步骤：s01、采用三开结构完成水平井钻井：一开下入金属套管后固井，二开下入金属套管7后固井并造斜至煤层顶板接近水平，三开在煤层靠近水平位置处钻进至预设长度。s02、完井作业：三开下入上述所述的装置10悬挂于二开金属套管7内。s03、洗井作业。

根据本发明实施例的用于煤层气水平井完井的方法，由于采用了上述所述的装置实施，通过插入方式解决煤层气水平井完井后水平段再进入问题，解决后期水平段堵塞，为洗井、增产措施提供了水平段的循环通道。预抽采瓦斯后采煤时，内层钢套管外无水泥固井，并有外层非金属套管包裹，方便去除，对机械化采煤影响降至最低，同时还能够节约成本，尤其适用于高瓦斯煤矿预抽采水平井，为超前、经济和可靠的解决煤矿预抽采问题提供钻完井方案。

进一步地，在本实施例中，在步骤s03中，先下入油管和插入头8，下钻至靠近内层套管悬挂器6的插入口63的位置，开泵冲洗插入口63至井口见液，循环30min至进出口水质一至，然后下钻加压2t，将插入头8插入内层套管悬挂器6的插入口63开始洗井作业。在洗井作业前先将插入口冲洗干净，有利于后续插入头与插入口之间配合的密封性，避免影响洗井作业的顺利进行。

进一步地，在本实施例中，在步骤s03中，在开始洗井作业前，用地面泵油管打压2～3mpa，15min压力不降为合格以验证插入密封性，然后继续加压至4～5mpa，打开内层金属套管2内的单流阀31，小排量试循环，至地面井口出液。通过上述前期密封性的检测和试循环，能够极大程度上确保洗井工作的顺利进行。

具体地，在本实施例中，洗井作业用清水大排量循环，至进出口水质一致完成洗井作业。

进一步地，在本实施例中，在步骤s03中，洗井作业完成后，地面停泵，等待5min至单流阀31关闭，试压2～3mpa，15min压力不降为合格以验证单流阀31的密封性，之后拔出插入头8，起钻完成洗井作业。通过上述后续控制阀密封性的检测，能够确保下次完井作业和洗井作业的顺利进行。

根据上述实施例，可见，本发明涉及的用于煤层气水平井完井的装置及方法，在煤层气水平井水平段下入双层套管，解决煤层气水平井完井后水平段再进入、洗井、增产措施等问题，预抽采瓦斯后采煤时，内层金属套管外无水泥固井，并有外层非金属套管包裹，方便去除，对机械化采煤影响降至最低。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。