專利名稱：一種煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤層氣開采領(lǐng)域，更具體地涉及一種煤層氣多分支水平井水平段的分 布結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
煤層氣是煤層本身自生自儲(chǔ)式的非常規(guī)天然氣，主要包含90%的CH4。在國(guó)際能 源局勢(shì)趨緊的情況下，煤層氣作為一種優(yōu)質(zhì)高效潔凈的能源，具有十分廣闊的開發(fā)前景，煤 層氣可作為發(fā)電燃料、工業(yè)燃料和居民生活燃料，還可液化后作為汽車燃料，也可廣泛用于 生產(chǎn)合成氨、甲醛、甲醇、炭黑等。煤層氣的開采面積和開采效果與煤層中水平井水平段的排布結(jié)構(gòu)有直接的關(guān)系。 水平井水平段的進(jìn)尺量越大，其開采的面積也就越廣，開采量也越多。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù) 中水平井水平段的排布結(jié)構(gòu)。如圖1所示，現(xiàn)有水平井水平段的水平井眼排布結(jié)構(gòu)中包括 主井眼231，為了擴(kuò)大煤層氣的開采面積在主井眼231的兩側(cè)均勻的分布著分支井眼235。 如圖1所示，這種結(jié)構(gòu)類似于樹葉中葉脈的分布情況?，F(xiàn)有的這種水平井水平段的排布結(jié)構(gòu)存在如下問題1.現(xiàn)有的水平井需要等到最后一個(gè)分支井眼鉆井完成后才能進(jìn)行煤層氣的開采， 在此過(guò)程中，由于鉆具長(zhǎng)時(shí)間在該段井眼中起下和轉(zhuǎn)動(dòng)，容易導(dǎo)致井下被破壞或復(fù)雜。所謂 復(fù)雜是指鉆具在井下不能正常鉆井的情況。一旦出現(xiàn)復(fù)雜，可能造成整段水平井無(wú)法繼續(xù) 施工，而浪費(fèi)大量的人力物力。2.所有分支都排布在一個(gè)主井眼上，分支井眼與主井眼之間的排布過(guò)于密集，這 使主井眼上的進(jìn)尺只是被作為排水減壓的通道，而未能實(shí)現(xiàn)主井眼上進(jìn)尺的煤層氣抽采的 功效。3、當(dāng)主井眼上局部堵塞時(shí)，該堵塞點(diǎn)之后的所有進(jìn)尺將會(huì)無(wú)效，產(chǎn)能會(huì)急劇下降， 甚至不產(chǎn)氣，整個(gè)開采工程將整體被迫停產(chǎn)進(jìn)行通井改造。4.在所選的區(qū)域中，水平井末端的地勢(shì)下降造成主井眼下傾時(shí)，當(dāng)主井眼的兩端 高度差較大的情形時(shí)，由于現(xiàn)有的水平井排布方式中主井眼與分支井眼的排布密集，可能 很多進(jìn)尺在解吸壓力之上而造成進(jìn)尺實(shí)際失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種煤層氣多分支水平井的水平段的排布結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有 水平井眼在煤層中的分布不合理、過(guò)于緊密，一旦主井眼局部堵塞不暢，將導(dǎo)致鉆井施工階 段復(fù)雜和卡鉆事故的風(fēng)險(xiǎn)，在開采階段因?yàn)槎氯a(chǎn)生堵塞段之后的進(jìn)尺無(wú)效，該井產(chǎn)能急 劇下降的結(jié)果。為此，本發(fā)明提供了一種煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)，包括主井眼以 及連接在主井眼上的分支井眼，主井眼包括第一主井眼與至少一支第二主井眼，第二主井 眼為第一主井眼的分支，在第一主井眼和至少一支第二主井眼中，位于最外側(cè)的兩支主井
3眼的外側(cè)各設(shè)有一組分支井眼。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第一主井眼上連有一支第二主井眼，第一主井眼和第 二主井眼的外側(cè)各設(shè)有一組分支井眼。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第一主井眼的兩側(cè)各連有一支第二主井眼，兩支第二 主井眼的外側(cè)各設(shè)有一組分支井眼。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第二主井眼和第一主井眼之間的側(cè)鉆點(diǎn)與多分支水平 井和直徑的連通點(diǎn)之間的距離不小于5m。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第一主井眼上同側(cè)相鄰兩個(gè)第二主井眼的側(cè)鉆點(diǎn)之間 的距離不小于30m。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，第一主井眼上異側(cè)相鄰的兩個(gè)第二主井眼的側(cè)鉆點(diǎn)之 間的距離不小于10m。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，相鄰兩條主井眼之間的夾角為10° -20°。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，連接在同一支主井眼上的各相鄰分支井眼的側(cè)鉆點(diǎn)之 間的距離為120-200m。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，主井眼與連接在其上的各分支井眼之間夾角為30-50度。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，從主井眼的終端向起始端方向，連接在同一根主井眼 上的各分支井眼與該主井眼間的夾角依次逐漸增大。發(fā)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明所提供的煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)，通過(guò)增加主井眼的數(shù) 量，將原本連接在同一根主井眼兩側(cè)的分支井眼分布到兩根主井眼的兩側(cè)，減輕了主井眼 作為排水減壓通道的壓力，使主井眼本身進(jìn)尺得到了充分利用。2.分散了主井眼井下被破壞、復(fù)雜或堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，改善了施工過(guò)程中因井下被破 壞或復(fù)雜所帶來(lái)井眼堵塞無(wú)法繼續(xù)施工以及開采過(guò)程中因局部堵塞導(dǎo)致產(chǎn)能會(huì)急劇下降 的情況。3.相對(duì)減少了水平井水平段末端的進(jìn)尺量，減少因地勢(shì)下降造成主井眼下傾時(shí)， 水平井水平段末端進(jìn)尺實(shí)際無(wú)效的幾率。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。 下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


附圖構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分、用于進(jìn)一步理解本發(fā)明，附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例，并與說(shuō)明書一起用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理。圖中圖1示出了現(xiàn)有煤層氣多分支水平井水平段分布結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的煤層氣多分支水平井水平段分布結(jié)構(gòu)示意 圖；以及圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施例的煤層氣多分支水平井水平段分布結(jié)構(gòu)示 意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例及附圖僅是用以幫助 理解本發(fā)明，而不能限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不 同方式實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明的煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)包括主井眼以及連接在主 井眼上的分支井眼。主井眼包括第一主井眼231與至少一支第二主井眼233，第二主井眼 233為第一主井眼231的分支，在第一主井眼和至少一支第二主井眼中，位于最外側(cè)的兩支 主井眼的外側(cè)各設(shè)有一組所述分支井眼235。如圖2所示，圖2中給出了根據(jù)本發(fā)明煤層氣多分支水平井結(jié)構(gòu)的一種具體的實(shí) 施例，在這個(gè)實(shí)施例中根據(jù)本發(fā)明煤層氣多分支水平井結(jié)構(gòu)包括直井10、水平井20、直井 10與水平井20的連通點(diǎn)11、水平井的直井段、造斜段、水平段，水平段包括第一主井眼231 與第二主井眼233，第一主井眼231設(shè)置在在水平井造斜段的延伸方向上。第二主井眼233 為第一主井眼231的一個(gè)分支。在第一主井眼231和第二主井眼233的外側(cè)各設(shè)有一組分 支井眼235。其中優(yōu)選地，第一主井眼231與第二主井眼233之間設(shè)有一定的角度，該角度 不小于10度。角度過(guò)小，會(huì)使兩條主井眼的距離過(guò)近，覆蓋面積小而不利于煤層氣的開采。 更為優(yōu)選地，這個(gè)角度在10-20度的范圍內(nèi)，角度過(guò)大，會(huì)使兩條主井眼的距離過(guò)遠(yuǎn)而不能 有效覆蓋所要開采的區(qū)域。如圖3所示，圖3中給出了根據(jù)本發(fā)明煤層氣多分支水平井水平段分布結(jié)構(gòu)的另 一種具體的實(shí)施例，在這個(gè)實(shí)施例中根據(jù)本發(fā)明煤層氣多分支水平井水平段分布結(jié)構(gòu)中， 水平井的水平段包括一支第一主井眼231和兩支第二主井眼233，兩支第二主井眼233都是 第一主井眼231的分支，分別連接在第一主井眼231的兩側(cè)。兩支第二主井眼233的外側(cè) 各設(shè)有一組分支井眼235。兩支第二主井眼233分別與第一主井眼231之間的夾角都不小 于10度，優(yōu)選為10-20度之間。根據(jù)作業(yè)者要求的覆蓋面積、待開發(fā)區(qū)域的形狀以及所在區(qū)域的煤層地質(zhì)情況進(jìn) 行分析，可在水平井水平段的第一主井眼231的兩側(cè)連有多支第二主井眼233 (圖中未具體 示出)，如3支、4支、5支、6支、7支、8支甚至更多。在現(xiàn)有技術(shù)中多分支水平井與直徑之 間的連通點(diǎn)處的井眼通常是經(jīng)過(guò)專門擴(kuò)眼的，這使得該處井眼的井眼直徑比其它井段的直 徑大。作為一種優(yōu)選地方式，第二主井眼233和第一主井眼231之間的側(cè)鉆點(diǎn)與多分支水 平井和直井的連通點(diǎn)11之間的距離不小于5m。在多分支水平井鉆井過(guò)程中，需要給鉆具予 以支撐進(jìn)行側(cè)鉆，第二主井眼233和第一主井眼231之間的側(cè)鉆點(diǎn)與多分支水平井和直井 的連通點(diǎn)之間的距離太小不利于對(duì)鉆具的支撐，容易導(dǎo)致側(cè)鉆效果差，甚至側(cè)鉆失敗。同時(shí) 如果第二主井眼233和第一主井眼231之間的側(cè)鉆點(diǎn)與多分支水平井和直井的連通點(diǎn)之間 的距離太小，側(cè)鉆時(shí)鉆具振動(dòng)會(huì)破壞連通點(diǎn)處的井壁，很可能造成該部位垮塌等復(fù)雜情況。從井下安全以及側(cè)鉆時(shí)新老井眼之間脫離的速度考慮，作為一種優(yōu)選地方式，第 一主井眼231上同側(cè)各相鄰兩個(gè)第二主井眼233的側(cè)鉆點(diǎn)之間的距離不小于30m。其中，第 一主井眼231上異側(cè)相鄰的兩個(gè)第二主井眼233的側(cè)鉆點(diǎn)之間的距離不小于10m。當(dāng)然通 過(guò)側(cè)鉆點(diǎn)的井斜、煤層穩(wěn)定性、動(dòng)力鉆具的造斜能力等多方面的配合，在小于IOm的距離內(nèi) 鉆兩條第二主井眼也能夠成功，但這樣的過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且容易出現(xiàn)失敗的情況。更為優(yōu)選 地，在本發(fā)明煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)中，相鄰兩條主井眼之間的夾角不小于10°，優(yōu)選為10-20度之間。作為一種更為優(yōu)選地實(shí)施方式，在本發(fā)明煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu) 中，連接在同一支主井眼上的各相鄰分支井眼的側(cè)鉆點(diǎn)之間的距離為120-200m。根據(jù)開采 速度的要求，如果要求快速開發(fā)，那么分支井眼之間的間距就小一些，即分布密一些，相反， 分支井眼就分布就稀疏一些。在本發(fā)明中，連接在同一支主井眼上的各相鄰分支井眼的側(cè) 鉆點(diǎn)之間的距離與現(xiàn)有技術(shù)中主井眼同側(cè)的相鄰分支井眼相應(yīng)的側(cè)鉆點(diǎn)之間的距離差不 多，但由于現(xiàn)有技術(shù)中主井眼為兩側(cè)同時(shí)鉆取分支井眼，而致使主井眼上相鄰兩個(gè)側(cè)鉆點(diǎn) 之間的實(shí)際距離為60-100m左右。該過(guò)小的距離使兩個(gè)連接點(diǎn)之間的進(jìn)尺只能作為排水減 壓的通道，而未能對(duì)這段進(jìn)尺進(jìn)行煤層氣抽采。而在本發(fā)明中，將原本排布在同一主井眼兩 側(cè)的分支井眼排布到兩條主井眼的兩側(cè)，這種排布結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)勢(shì)，如，減少了鉆井施工 期間的事故概率，又如，當(dāng)其中一支主井眼堵塞時(shí)，不至于因堵塞段之后的井眼全部堵死， 而導(dǎo)致產(chǎn)量大幅度下降，再如，當(dāng)所選定的開采區(qū)域中，水平井末端的地勢(shì)下降造成的主井 眼下傾時(shí)，主井眼兩端高度差較大的情形時(shí)，在根據(jù)本發(fā)明的煤層氣多分支水平井水平段 分布結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的煤層氣多分支水平井水平段分布結(jié)構(gòu)相比，大大地縮小了水平井末端的 進(jìn)尺量，也僅是小部分的水平井的末端進(jìn)尺在解吸壓力之上而失效。更為優(yōu)選地，在本發(fā)明煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)中，主井眼與連接 在其上的各分支井眼之間夾角為30-50度。此處“夾角”為分支井眼的主要延伸方向與該 主井眼之間的夾角。更為優(yōu)選地，從主井眼的末端向起始端方向，各分支井眼與主井眼之 間的夾角依次逐漸增大。如此安排，能夠增大分支井眼的排布范圍，更適合煤層氣的開采。 需要說(shuō)明的是，各主井眼與排布在其上的分支井眼之間的角度可以相同，也可以不同，如圖 2中包含的兩支主井眼為例，從主井眼的末端向起始端方向，第一主井眼231與排布在其上 的分支井眼235之間的角度依次為35度、40度、45度。第二主井眼233與排布在其上的分 支井眼235之間的角度依次為32度、36度、40度。各分支井眼的延伸角度的確定取決于具 體的區(qū)域開發(fā)的總體要求和目標(biāo)區(qū)域的開采礦權(quán)的邊界約束。在本發(fā)明煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)中，各主井眼上分支井眼的數(shù)量 的選擇取決于作業(yè)者對(duì)水平井總進(jìn)尺的要求，進(jìn)尺多則分支數(shù)量就多，以兩支主井眼的情 況為例，一般3000米的煤層進(jìn)尺，可以通過(guò)兩個(gè)主井眼和4-5個(gè)分支實(shí)現(xiàn)，4000m的煤層進(jìn) 尺，需要兩個(gè)主井眼和6個(gè)分支，5000米的煤層進(jìn)尺要求，就需要兩個(gè)主井眼和7-8個(gè)分支。本發(fā)明提供的煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)的鉆井順序?yàn)椋茹@第一主 井眼231，在只有兩根主井眼的情況下，鉆好第一主井眼231后，鉆第一主井眼外側(cè)連有的 分支井眼。再按照從主井眼的終端向起始端方向依次鉆第二主井眼。鉆到最外側(cè)的第二主 井眼后，在最外側(cè)的第二主井眼的外側(cè)鉆分支井眼。鉆分支井眼的順序是按照從這些分支 井眼所連接的主井眼的終端向起始端方向依次鉆井。本發(fā)明所提供的煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)，通過(guò)增加主井眼的數(shù) 量，將原本連接在同一根主井眼兩側(cè)的分支井眼分布到兩根主井眼的兩側(cè)，減輕了主井眼 作為排水減壓通道的壓力，使主井眼本身進(jìn)尺得到了充分利用。同時(shí)，分散了主井眼井下被 破壞、復(fù)雜或堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。相對(duì)減少了水平井水平段末端的進(jìn)尺量，減少因地勢(shì)下降造成主 井眼下傾時(shí)，水平井水平段末端進(jìn)尺實(shí)際無(wú)效的幾率。盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是很顯然，對(duì)于本領(lǐng)域的
6技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明作出各種更改和變 化。因此，本發(fā)明的各種更改、變化由所附的權(quán)利要求書及其等同物的內(nèi)容涵蓋。
權(quán)利要求
一種煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)，包括主井眼，以及連接在所述主井眼上的分支井眼，其特征在于，所述主井眼包括第一主井眼(231)與至少一支第二主井眼(233)，所述第二主井眼(233)為所述第一主井眼(231)的分支，在所述第一主井眼和所述至少一支第二主井眼中，位于最外側(cè)的兩支主井眼的外側(cè)各設(shè)有一組所述分支井眼(235)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一主井眼(231)上連有一支第二 主井眼(233)，所述第一主井眼(231)和第二主井眼(233)的外側(cè)各設(shè)有一組所述分支井眼 (235)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一主井眼(231)的兩側(cè)各連有 一支所述第二主井眼(233)，兩支所述第二主井眼(233)的外側(cè)各設(shè)有一組所述分支井眼 (235)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二主井眼和第一主井眼 之間的側(cè)鉆點(diǎn)與多分支水平井和直徑的連通點(diǎn)之間的距離不小于5m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一主井眼上同側(cè)相鄰兩個(gè)第二主 井眼的側(cè)鉆點(diǎn)之間的距離不小于30m。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一主井眼上異側(cè)相鄰的兩個(gè)第二 主井眼的側(cè)鉆點(diǎn)之間的距離不小于10m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰兩條主井眼之間的夾角為 10° -20°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的煤層氣多分支水平井結(jié)構(gòu)，其特征在于，連接在同 一支主井眼上的各相鄰分支井眼的側(cè)鉆點(diǎn)之間的距離為120-200m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述主井眼與連接在其上的各所 述分支井眼之間夾角為30-50度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，從所述主井眼的終端向起始端方向，連 接在同一根主井眼上的各所述分支井眼與該主井眼間的夾角依次逐漸增大。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)，包括主井眼以及連接在主井眼上的分支井眼，主井眼包括第一主井眼與至少一支第二主井眼，第二主井眼為第一主井眼的分支，在第一主井眼和至少一支第二主井眼中，位于最外側(cè)的兩支主井眼的外側(cè)各設(shè)有一組分支井眼。該煤層氣多分支水平井水平段的分布結(jié)構(gòu)，通過(guò)增加主井眼的數(shù)量，將原本連接在同一根主井眼兩側(cè)的分支井眼分布到兩根主井眼的兩側(cè)，減輕了主井眼作為排水減壓通道的壓力，使主井眼本身進(jìn)尺得到了充分利用。同時(shí)，分散了主井眼井下被破壞、復(fù)雜或堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。相對(duì)減少了水平井水平段末端的進(jìn)尺量，減少因地勢(shì)下降造成主井眼下傾時(shí)，水平井水平段末端進(jìn)尺實(shí)際無(wú)效的幾率。
文檔編號(hào)E21B43/30GK101936155SQ20101024551
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者冷開奎, 史現(xiàn)武, 吳華強(qiáng), 楊陸武, 潘軍, 饒孟余 申請(qǐng)人:北京奧瑞安能源技術(shù)開發(fā)有限公司