一种碎软煤层顶底板双层水平井煤层气抽采的井身结构的制作方法

1.本实用新型属于煤层气抽采井技术领域，具体涉及一种碎软煤层顶底板双层水平井煤层气抽采的井身结构。


背景技术：

2.碎软煤层煤层气抽采是世界性难题，一直困扰着煤层气行业，并严重威胁煤炭安全生产。目前碎软煤层垂直井平均产气量小于500方/天，煤层水平井平均产气量小于3000方/天，近年来实施的顶板水平井产气量突破5000方/天。碎软煤层煤质松软低渗易坍塌，煤层气水平井水平段无法在煤层中维持，堵塞产气裂隙通道，影响煤层气抽采效果，使得煤矿安全存在瓦斯风险，尚未有更好的方法来突破碎软煤层煤层气抽采技术难关。


技术实现要素：

3.本实用新型为了解决碎软煤层煤质松软低渗易坍塌，煤层气水平井水平段无法在煤层中维持，堵塞产气裂隙通道，影响煤层气抽采效果，煤矿安全存在瓦斯风险的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种碎软煤层顶底板双层水平井煤层气抽采的井身结构，包括一组底板u型井和一口顶板l型井；底板u型井由底板l型井和垂直井组合而成，垂直井自地表向下贯穿目标煤层，垂直井穿过目标煤层的底板预设深度处构造有井眼洞穴，底板l型井自地表向下钻过目标煤层、水平段位于目标煤层的底板下方，底板l型井的水平段下山钻进与垂直井的井眼洞穴相连；顶板l型井从底板l型井的竖直段造斜钻入、水平段位于目标煤层的顶板上方，顶板l型井的水平段下山钻进至距垂直井预设距离处终孔；底板l型井的水平段上间隔设置有作业段，作业段包括中间的压裂段和前后的底板射孔段；顶板l型井的水平段上设置有顶板射孔段，顶板射孔段与作业段空间内错开，顶板射孔段位于两作业段中间；垂直井的井口安装有抽油机，底板l型井的井筒内在顶板l型井的交汇口下方设置有封隔器，顶板l型井连接采气管道进行集输。
5.进一步地，所述底板l型井的水平段上的作业段的间距为60m，压裂段和底板射孔段的长度均是10m，顶板射孔段的长度为20m。
6.进一步地，所述压裂段上的射孔孔距为1米，相位角偏差小于5度、孔密16孔/米；底板射孔段上的射孔孔距为1米、相位角偏差小于5度、孔密16孔/米；顶板射孔段上的射孔孔距为1米、相位角偏差小于5度、孔密16孔/米。
7.进一步地，所述的压裂段、顶板射孔段、底板射孔段的射孔方向与目标煤层垂直。
8.进一步地，所述底板l型井和顶板l型井为三开井身结构，一开下入表层套管，二开下入技术套管、三开下入生产套管，生产套管采用悬挂装置固定于技术套管尾端，底板l型井和顶板l型井全井固井。
9.进一步地，所述底板l型井的水平段距目标煤层的底板2m，顶板l型井的水平段距目标煤层的顶板2m，井眼洞穴的半径大于0.5m，顶板l型井的水平段距垂直井10米处终孔。
10.与现有技术相比，本实用新型的优势在于：
11.本实用新型提供的一种碎软煤层顶底板双层水平井煤层气抽采的井身结构，采用一组底板u型井和一口顶板l型井联合抽采碎软煤层中的煤层气，底板u型井是底板l型井和垂直井的组合，垂直井排水、顶板l型井采气，提高了碎软煤层煤层气抽采量。
12.将l型井布置在煤层顶底板岩层中施工且进行固井，有利于保持井身结构稳定性，钻井不会存在煤层垮塌的风险，也不会污染煤储层，压裂煤层能更好的沟通煤储层孔隙，是现阶段煤层气增产的必要手段，固井能保证各压裂段不窜通，有效的改造煤层。根据气向上运移、水向下产出的原理，采用底板l型井进行水力压裂，便于压裂液返排，再通过垂直井排采产出，而顶板l型井不压裂只射孔，顶板射孔段与底板l型井压裂段和底板射孔段避开，避免顶板射孔破坏底板压裂产生的裂隙，后期不排水只产气，有利于稳定产气通道，避免因排采水运移造成煤粉和压裂砂返排堵塞煤层裂隙，因水平段为下山钻进，后期排采过程中煤层产出的煤粉和压裂砂容易流至垂直井井底，后期有必要的话可以对底板l型井进行修井，通洗水平段遗留的煤粉和压裂砂，但一般不做修井，只针对垂直井进行修井较为方便，且不容易污染煤层和破坏裂隙，顶底板双层水平井煤层气抽采主要用于碎软煤层的煤层气抽采，对于解决条带式工作面瓦斯问题效果尤为明显。
附图说明
13.图1为本实用新型的结构示意图。
14.图中：1-顶板l型井；2-底板l型井；3-封隔器；4-顶板射孔段；5-目标煤层；6-压裂段；7-底板射孔段；8-垂直井；9-井眼洞穴。
具体实施方式
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.如图1所示；一种碎软煤层顶底板双层水平井煤层气抽采的井身结构，包括一组底板u型井和一口顶板l型井1；底板u型井由底板l型井2和垂直井8组合而成，垂直井8自地表向下贯穿目标煤层5，垂直井8穿过目标煤层5的底板预设深度处构造有井眼洞穴9，底板l型井2自地表向下钻过目标煤层5、水平段位于目标煤层5的底板下方，底板l型井2的水平段下山钻进与垂直井8的井眼洞穴9相连；顶板l型井1和底板l型井2共用井眼，顶板l型井1从底板l型井2的竖直段造斜钻入、水平段位于目标煤层5的顶板上方，顶板l型井1的水平段下山钻进至距垂直井8预设距离处终孔；底板l型井2的水平段上间隔设置有作业段，作业段包括中间的压裂段6和前后的底板射孔段7；顶板l型井1的水平段上设置有顶板射孔段4，顶板射孔段4与作业段空间内错开，顶板射孔段4位于两作业段中间。垂直井8排水、顶板l型井1采气，垂直井8的井口安装有抽油机，抽油机将汇集到垂直井8井底的水排出井外。底板l型井2的井筒内在顶板l型井1的交汇口下方设置有封隔器3，底板l型井2不排采，顶板l型井1连接采气管道进行集输。
17.压裂段6上的射孔孔距为1米，可根据底板l型井2的水平段长度及钻井工程质量进行调整，采用射孔枪或水力喷砂向目标煤层方向垂直定向射孔，相位角偏差小于5度、孔密
16孔/米。再进行连续油管由远及近分段压裂，压裂液采用活性水（清水+氯化钾，根据煤质情况可添加其他降阻、防膨等添加剂）。压裂完成后在压裂段前后10米范围内再次采用射孔枪或水力喷砂向目标煤层方向垂直定向补射孔，底板射孔段7上的射孔孔距为1米、相位角偏差小于5度、孔密16孔/米。
18.顶板l型井1采用射孔枪或水力喷砂向目标煤层方向垂直定向射孔，顶板射孔段4上的射孔孔距为1米、相位角偏差小于5度、孔密16孔/米。底板l型井2的水平段上的作业段的间距为60m，压裂段6和底板射孔段7的长度均是10m，顶板射孔段4的长度为20m。
19.底板l型井2的水平段距目标煤层5的底板2m，顶板l型井1的水平段距目标煤层5的顶板2m，井眼洞穴9的半径大于0.5m，顶板l型井1的水平段距垂直井10米处终孔。
20.首先施工底板u型井的垂直井8，在地表至向下2米处下入玻璃钢套管，地表以下2m至井底为石油套管，全井固井后，在目标煤层5的底板以下2米处扩孔造穴，井眼洞穴9的半径大于0.5m。再施工底板l型井2，最后施工顶板l型井1。
21.底板l型井2和顶板l型井1为三开井身结构，一开下入表层套管，二开下入技术套管、三开下入生产套管，生产套管采用悬挂装置固定于技术套管尾端，底板l型井2和顶板l型井1全井固井。
22.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。