一种适用于构造煤地面开发煤层气的增产改造方法与流程

本发明属于煤层气抽采，具体涉及一种适用于构造煤地面开发煤层气的增产改造方法。

背景技术：

1、煤层气主要是以吸附态赋存在煤层中，故开发方式是通过降压实现气体解吸后，游离气通过煤层裂隙系统运移至钻井井筒到达地面。所以煤层气开发的核心是降压解吸、煤层裂隙通道通畅。一般降压的措施是排水降压，裂隙畅通的方式是压裂改造储层。

2、在碎软煤层进行煤层气地面开发，一直是目前行业内的难题，究其原因，和碎软煤层本身的物性直接相关。一是，碎软煤层的最显著特征是煤体结构破碎、松软，一般坚固性系数f小于0.5，尤其是碎粒煤和糜棱煤两类构造煤用手可以轻松搓成碎粉，所以在碎软煤层实施常规的水力压裂改造措施效果很差，无法实现裂缝延展形成缝网系统；二是，碎软煤层孔裂隙连通性很差，且以微孔为主，排水效果差，降压解吸效果差。正是这些特殊性导致在构造煤进行压裂等储层改造方式效果很差，难以通过排水实现降压解吸。

3、本发明的发明人数年来致力于解决低产煤层气井的改造增产问题，2018年发明人发表论文“高聚能电脉冲技术在沁水盆地煤层气井的应用”，电脉冲技术在煤层气井近井地带解堵、提升产量有适应性选择和较好的应用前景。但是电脉冲增产技术在煤岩强度较低、煤体结构较破碎的煤层中的应用存在局限性，由于其改造作用偏弱并且作用半径较小，电脉冲技术仅能作为煤储层的二次改造措施，不能取代常规压裂技术作为煤层的一次改造措施。

4、本发明综合径向钻孔技术，解决电脉冲增产技术在煤岩强度较低、煤体结构较破碎的煤层中的应用存在局限性的问题。

技术实现思路

1、针对构造煤发育区裂隙系统连通性差，常规水力压裂效果差的缺点，本发明提出了一种在构造煤区进行径向孔技术与电脉冲技术联合增产改造煤层的方法，以实现构造煤发育区煤层气地面开发的高产高效。

2、本发明提供了如下技术方案：一种适用于构造煤地面开发煤层气的增产改造方法，根据煤层地质条件，在煤层气地面垂直井井筒揭露的煤层段布置多分层、多方位的径向钻孔；通洗井后，采用电脉冲技术逐层作业冲击径向钻孔。

3、进一步地，煤层厚度越大布孔层数越多，煤体越破碎布孔层间间隔越大。

4、进一步地，碎裂煤为主的煤层从煤层底板向上间隔50厘米布置一层径向钻孔，碎粒煤和糜棱煤为主的煤层从煤层底板向上间隔70-80厘米布置一层径向钻孔；径向钻孔的方向与煤层原生主裂隙方向垂直或斜交主裂隙方向60°以上。

5、进一步地，径向钻孔的孔径为5厘米、长度为100米。

6、进一步地，径向钻孔钻进包括以下步骤：

7、s1：垂直井井筒的通洗；

8、s2：钻孔位置套管开窗；

9、s3：连续油管径向钻孔钻进：开窗后，地面向连续油管注入高压水，通过高压水射流破碎、钻进煤层，直至钻至设计长度结束钻孔作业；

10、s4：从煤层底部向上重复步骤s2和s3，从而在煤层中形成多层、多方位径向钻孔。

11、进一步地，电脉冲冲击径向钻孔包括以下步骤：

12、s1：通洗井及下入电脉冲装置；

13、s2：实施电脉冲作业：采用磁定位方式确定作业位置，从煤层最下层的径向钻孔开始作业，自下而上逐级作业，电脉冲装置的放电电压30 kv，工作频率3-6 次/min；

14、s3：提出电脉冲装置并洗井：所有径向钻孔的电脉冲作业完毕后提出电脉冲装置，下洗井管柱洗井，冲洗井筒内震松击碎的杂质。

15、进一步地，煤层地质条件包括煤层厚度、煤体结构、煤层倾向、地应力方向、主裂隙方向、裂隙发育程度。

16、与现有技术相比，本发明的优势在于：

17、本发明的多分层、多方位、长距离径向钻孔有效沟通了井筒周围的裂隙系统，极大增加了构造煤发育区煤层气井的单井控制面积，而且多分层的径向钻孔会在应力集中的构造煤中产生一定的卸压效果，可以改善储层渗透性，电脉冲技术产生的高能冲击波对煤层产生的造缝、解堵、促进解吸等作用进一步改造了煤储层。

18、电脉冲技术的液电效应可促使径向孔控制范围内的煤层气加速解吸；电脉冲能量远低于压裂施工，不存在压穿顶板风险，不会对采煤造成次生安全隐患；径向孔在构造煤中施工速度更快，且钻进和电脉冲作业过程中井眼的坍塌有扩孔效果；整个作业过程较安全，成本更低。

技术特征：

1.一种适用于构造煤地面开发煤层气的增产改造方法，其特征在于：根据煤层地质条件，在煤层气地面垂直井井筒揭露的煤层段布置多分层、多方位的径向钻孔；通洗井后，采用电脉冲技术逐层作业冲击径向钻孔。

2.根据权利要求1所述的一种适用于构造煤地面开发煤层气的增产改造方法，其特征在于：所述的煤层厚度越大布孔层数越多，煤体越破碎布孔层间间隔越大。

3.根据权利要求2所述的一种适用于构造煤地面开发煤层气的增产改造方法，其特征在于：碎裂煤为主的煤层从煤层底板向上间隔50厘米布置一层径向钻孔，碎粒煤和糜棱煤为主的煤层从煤层底板向上间隔70-80厘米布置一层径向钻孔；径向钻孔的方向与煤层原生主裂隙方向垂直或斜交主裂隙方向60°以上。

4.根据权利要求3所述的一种适用于构造煤地面开发煤层气的增产改造方法，其特征在于：所述的径向钻孔的孔径为5厘米、长度为100米。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种适用于构造煤地面开发煤层气的增产改造方法，其特征在于，所述的径向钻孔钻进包括以下步骤：

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种适用于构造煤地面开发煤层气的增产改造方法，其特征在于，所述的电脉冲冲击径向钻孔包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种适用于构造煤地面开发煤层气的增产改造方法，其特征在于：所述的煤层地质条件包括煤层厚度、煤体结构、煤层倾向、地应力方向、主裂隙方向、裂隙发育程度。

技术总结
本发明属于煤层气抽采技术领域，具体涉及一种适用于构造煤地面开发煤层气的增产改造方法。针对构造煤发育区裂隙系统连通性差，常规水力压裂效果差的缺点，进行径向孔技术与电脉冲技术联合增产改造煤层，以实现构造煤发育区煤层气地面开发的高产高效；该方法是：根据煤层地质条件，在煤层气地面垂直井井筒揭露的煤层段布置多分层、多方位的径向钻孔；通洗井后，采用电脉冲技术逐层作业冲击径向钻孔。本发明的多分层、多方位、长距离径向钻孔有效沟通了井筒周围的裂隙系统，极大增加了构造煤发育区煤层气井的单井控制面积，电脉冲技术产生的高能冲击波对煤层产生的造缝、解堵、促进解吸等作用进一步改造了煤储层。

技术研发人员：武杰,李国富,王美林,季长江,李军军,任恒星,关嘉栋,刘明杰,岳利娇,姚晋芳
受保护的技术使用者：易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13