U型井风力运移卸压消突方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及松软、低渗、高突煤储层的瓦斯消突领域，尤其适合于煤质松软、在压力作用下易流动的煤层。
【背景技术】
[0002]煤层气是煤的伴生矿产资源，是一种非常规天然气，主要以吸附状态的形式自储在煤层中，这种气体是煤矿地下开采中煤与瓦斯突出潜能的重要组成部分。我国很大一部分矿井的开采深度大，瓦斯含量高，瓦斯压力大，煤层透气性低，危险性随着开采深度的增加而增加。因此，需要采用深井煤层气开采方法卸压抽采瓦斯，才可有效保障煤炭开采的安全性。由于我国的煤层气储层普遍表现为低压、低渗和低含气饱和度的“三低”特征，使得常规的地面直井开采技术在我国的煤层气开发中逐渐显现出不足，无法取得预期成效。而煤层气开发实践证明水平井可有效地导通煤储层的裂隙系统，增加气、水导流能力，大幅度提高单井产量和采收率，是开发低压、低渗地区煤层气资源的有效手段，而水平对接井以其合理的井身结构和独特的完井方式，更适宜于中国大多数煤储层条件的煤层气开发。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提出一种U型井风力运移卸压消突方法。该方法使用简单、卸压范围大，能够有效消除高瓦斯、低透气性煤层突出的危险性。
[0004]本发明的目的可通过下述技术措施(步骤)来实现:
(I)在预定位置钻设排采井，该井由地面钻进，至目标煤层，煤层顶板以上套管完井，在排采过程中，排采井的井口用装置密封。
[0005]( 2 )在距离排采井适当距离处钻设直井段至目标煤层，煤层顶板以上套管完井。
[0006](3)通过常规钻进手段定向钻得水平段，通过造斜段实现与排采井的对接连通，在水平段下放筛管，保证对接段畅通，防止堵塞，筛孔宜大，以减少流体阻力，直井段与水平段相交处，利用环封装置将筛管与水平段进行隔离密封。
[0007](4)在筛管顶端加装活塞封头，材料应有自润滑性，活塞封头的移动由与封头连接的连续油管控制，作用是通过连续油管移动封头位置，将筛管分段，可实现分段冲刷作业，形成卸压空间，实现卸压消突的目的；也可不装连续油管，提前封堵筛管一端，整体冲刷作业。
[0008](5)利用在直井段井口处设置大功率风动工具，注入大流量高压空气，通过筛孔冲刷煤粉，形成煤气混合物，并通过排采直井排至地面，直井段加装密封器，密封器下加装自激式机械式射流脉冲发生器，以提高冲刷效果。
[0009]( 6 )在排采井井口安装湿式煤气分离装置，分离后的煤在沉淀池中沉淀，煤层气被收集储存到煤层气抽采设备。
[0010](7)如果煤气混合物冲出地面不流畅，可在排采直井中通过射流提升等外力手段提升。
[0011]应当说明的是，该发明中所述的注气和出气井可以互换；所述可以实现多个水平井与一个直井对接，应视地质条件确定水平对接距离和水平井空间布局。
[0012]本发明的有益效果如下:
本发明所采用的U型井风力运移卸压消突方法，在水平段利用活塞封头移动实现水平井分段作业，采用高压气体冲刷、喷射、运移的方法来获得和扩大水平段卸压通道，使周围煤体受到塑性破坏，强度明显降低，通过高压射流冲击掏穴，在煤层段形成更大腔体，扩大卸压空间，实现了煤层的消突，同时缩短了施工周期，有利于降低煤储层伤害，增加煤层透气性，给煤层内部卸压、煤层气释放和流动创造有利条件，增加了煤层气的卸压效率。
【附图说明】
[0013]图1为本发明风力运移冲刷前的对接井示意图；
图2为本发明风力运移冲刷后的对接井示意图；
图3为本发明对接井风力运移采气过程示意图；
图4为本发明直井和对接井整体结构俯视图。
[0014]图中标记为:1:地面；2:目标煤层；3:水平段；4:造斜段；5:密封装置；6:湿式煤气分离装置；7:储气装置；8:排采直井；9:阻燃剂补给装置；10:大功率风动工具；11:直井；12:活塞封头；13:筛孔；14:筛管；15:连续油管；16:环封。
[0015]图中实线箭头为气流方向。
【具体实施方式】
[0016]本发明以下将结合一个实施例(附图)作进一步描述:
如图1、图2、图3、图4所示，本发明的U型井风力运移卸压消突方法具体实施步骤如下:
(O在预定位置钻设排采井，该井由地面钻进，至目标煤层底板，煤层顶板以上套管定井，在排采过程中，排采井的井口用密封装置密封。
[0017](2)在距离排采直井的适当距离处钻设直井段至目标煤层底板，在直井段套管定井。
[0018](3)过常规钻进手段定向钻得水平段，通过造斜段实现与排采井的对接连通，在水平段下放筛管，保证对接段畅通，防止堵塞，筛孔宜大，以减少流体阻力，直井段与水平段相交处，利用环封装置将筛管与水平段进行隔离密封。在水平井段下放连续油管，与活塞封头相接，材料应有自润滑性，作用是将筛管分段。
[0019](4)直井段井口处设置大功率风动工具，风动工具与直井段井口之间安装阻燃剂补给装置，通过在直井段井口处设置大功率风动工具注入大流量高压空气，通过筛孔冲刷煤粉，形成煤气混合物，并通过排采井排至地面，直井段加装密封器，密封器下加装自激式机械式射流脉冲发生器，以提高冲刷效果。
[0020](5)待一个筛孔冲刷完成后，通过连续油管移动塞头至下二个筛孔实现冲刷作业。
[0021](6)重复上述步骤(5)至水平段实现完全冲刷作业。
[0022](7)在排采井井口安装煤气分离装置，分离后的煤在沉淀池中沉淀，煤层气被收集到储气设备。
[0023]本发明所采用的U型井风力运移卸压消突方法，在水平段利用活塞封头移动实现水平井分段作业，采用高压气体冲刷、喷射、运移的方法来获得和扩大水平段卸压通道，使周围煤体受到塑性破坏，强度明显降低，通过高压射流冲击掏穴，在煤层段形成更大腔体，扩大卸压空间，实现了煤层的消突，缩短了施工周期，增加煤层透气性，给煤层内部卸压、煤层气释放和流动创造有利条件，增加了煤层的卸压消突效率。总而言之，该方法的工艺较简单，成本较低，为松软、低渗、高突煤储层的瓦斯消突提供了新的解决方法。
【主权项】
1.U型井风力运移卸压消突方法，包括以下几个步骤，其特征在于: 步骤I，在预定位置钻设排采井(8 )，该井由地面(I)钻进，至目标煤层(2 )，煤层顶板以上套管完井，在排采过程中，排采井(8)的井口须用装置(5)密封； 步骤2，在距离排采井(8 )的适当距离处钻设直井段(I I)至目标煤层(2 )，直井段(11)套管完井； 步骤3，通过常规钻进手段定向钻得水平段(3)，通过造斜段(4)实现与排采井(8)的对接连通，在水平段(3)下放筛管(14)，筛管(14)与水平段(3)之间留有缝隙并保证对接段畅通，防止堵塞，筛孔(13)宜大，以减少流体阻力，在造斜段(4)与水平段(3)相交处，利用环封装置(16)将筛管(14)与水平段(3)进行隔离密封； 步骤4，在筛管(14)顶端加装活塞封头(12)，材料应有自润滑性，活塞封头(12)的移动由与封头连接的连续油管(15)控制，作用是通过连续油管(15)移动封头位置，将筛管(14)分段，可实现分段冲刷作业，形成卸压空间，实现卸压消突的目的；也可不装连续油管，提前封堵筛管一端，整体冲刷作业； 步骤5，直井段(11)井口处设置大功率风动工具(10)，风动工具(10)与直井(11)井口之间安装阻燃剂补给装置(9)，通过在直井段(11)井口处设置大功率风动工具(10)注入大流量高压空气，通过筛孔(14)冲刷煤粉，形成煤气混合物，并通过排采井(8)排至地面，直井段(11)加装密封器，密封器下加装自激式机械式射流脉冲发生器，以提高冲刷效果； 步骤6，待一个筛孔冲刷完成后，通过连续油管移动活塞封头(12)至下一个筛孔实现冲刷作业； 步骤7，重复上述步骤(6)至水平段实现完全冲刷作业； 步骤8，在排采井(8)井口安装湿式煤气分离装置(6)，分离后的煤在沉淀池中沉淀，煤层气被收集到储气设备(7)。2.如权利要求1所述的U型井风力运移卸压消突方法，其特征在于:所述排采井(8)和多个水平对接井(3)井口位置的选择视煤田地形、煤层及含气情况而定。3.如权利要求1所述的U型井风力运移卸压消突方法，其特征在于:在水平井(3)下放筛管(14)，筛管(14)带有筛孔(13)，连续油管(15)顶端加装活塞封头(12)，筛孔(13)将筛管(14)分段，通过连续油管(15)移动封头(12)位置可实现分段冲刷作业，形成卸压空间，实现卸压的目的。4.如权利要求1所述的U型井风力运移卸压消突方法，其特征在于:注气和出气井可以互换。
【专利摘要】本发明公开的U型井风力运移卸压消突方法，首先钻设排采井8并套管完井；钻设直井段11和造斜段4并套管固井，定向钻得水平段3与排采井8对接，直井段11井口处设置大功率风动工具10和阻燃剂补给装置9；然后在水平段3下放带有筛孔13的筛管14，筛管13顶端加装活塞封头12，由连续油管15控制；向直井段11连续注入大流量高压空气，通过筛孔13冲刷煤粉形成煤气混合物，移动塞头进行重复作业；最后煤气混合物由排采井8排至地面，经湿式煤气分离装置6分离之后收集储存。本发明为松软、低渗煤层地面卸压消突提供新的解决方法，有效降低了煤层瓦斯压力和煤层的突出危险。
【IPC分类】E21F7/00
【公开号】CN104912587
【申请号】CN201410093855
【发明人】冯立杰, 王金凤, 翟雪琪, 岳俊举, 张博, 卢明, 王延锋, 王宇彬, 秦颖, 潘云波, 张璐瑶, 杜雪珂
【申请人】郑州大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年3月14日