專利名稱：多分支水平井的制作方法
技術領域：
本實用新型有關一種地質(zhì)體礦藏井，特別有關一種多分支水平井。
背景技術：
地質(zhì)體礦藏包括天然氣、煤成氣、煤層氣、煤礦瓦斯等氣藏礦產(chǎn)，石油、 地下水等液體藏礦，煤、金屬等固體礦產(chǎn)。適于開采這些地質(zhì)體礦藏的井型 也有多種多樣，其中多分支水平井應用比較普遍。
如圖1所示，多分支水平井1包括鉆入段11、造斜段12、連通段13 和水平分支段14;水平分支段14包括與連通段13相接的水平主井眼141 及位于水平主井眼141兩側、依次錯開的多個分支142，各分支142與水平 主井眼141的夾角A均為45度，鉆入段11作為礦產(chǎn)產(chǎn)出的通道，鉆入段11 可以是垂直的，也可以是傾斜的；在對應連通段13的位置鉆設生產(chǎn)井2，所 謂生產(chǎn)井2，顧名思義是通過向生產(chǎn)井2內(nèi)注入空氣、液體等介質(zhì)來產(chǎn)生有 利的鉆探條件，生產(chǎn)井2可以為垂直井或為傾斜的輔助通道；生產(chǎn)井2與連 通段13在蘊藏地質(zhì)體礦藏的目標地質(zhì)層連通且形成連通點3,生產(chǎn)井2與連 通段13連通的方式可采用現(xiàn)有的射孔方式或者是洞穴方式，多個分支142 分布在連通段13的連通點3開始延伸的水平主井眼141的對向兩側上。
此類多分支水平井1的鉆探程序通常是:先鉆設生產(chǎn)井2到達目標地質(zhì) 層；再于地面距生產(chǎn)井2預定距離處鉆設多分支水平井1的鉆入段11、造斜 段12、連通段13，使連通段13在目標地質(zhì)層與生產(chǎn)井2連通；在連通點3 之后繼續(xù)依原方向向前先鉆設水平主井眼141，在完成水平主井眼141后， 向后退鉆一定距離后將鉆具例如向左側掉轉45度方向，在水平主井眼141 的左側鉆設距離連通點3最遠的第一個分支142，完成該第一個分支142后，從該分支142中退鉆出來，將鉆具由左傾45度調(diào)整為與水平主井眼141平 行的0度，在水平主井眼141內(nèi)再回退一段距離之后，將鉆具再向右調(diào)整45 度開始鉆設水平主井眼141對向右側的第二個分支142，在該第二個分支142 完成后再從該分支142中退鉆，調(diào)整鉆具方位為0度，在水平主井眼141內(nèi) 再回退一段距離，再將鉆具向左調(diào)整45度，鉆設對向側的第三個分支142, 依次累推，直至將全部的分支142鉆設完畢。
基于目前現(xiàn)有的多分支水平井1的井型分布構局以及鉆設程序，現(xiàn)有的 多分支水平井仍存在以下的技術問題需進一步解決
一、 由于現(xiàn)有的多分支水平井1通常在連通點3以后僅鉆設一個水平主 井眼141，多個分支142依次間隔分布在水平主井眼141的對向兩側，井型 比較單一，不能廣泛適應不規(guī)則分布的礦產(chǎn)資源的開采；而相對于預定長度 的單一一個水平主井眼141而言，其側壁上鉆設的分支142的井眼數(shù)量相對 較多，水平主井眼141的井眼孔壁的穩(wěn)定性、安全性受到影響，特別是再加 上鉆具的一進一出，進一步降低了礦井的穩(wěn)定性和安全性。
二、 由于現(xiàn)有的多分支水平井1在連通點3以后僅鉆設一個水平主井眼 141，水平主井眼141的控制面積小，多個分支142依次間隔分布在水平主 井眼141的對向兩側，不僅在水平主井眼141對側位置上的分支142需要錯 開，同側的分支142也需錯開，這樣在預定面積內(nèi)， 一個水平主井眼141上 鉆設的分支142的數(shù)量相對較少，整個水平分支段14的控制面積有限，生 產(chǎn)效率不高。
三、 由于調(diào)整鉆具角度比較緩慢，現(xiàn)有的多分支水平井l的水平分支段 14的各分支142與水平主井眼141的角度均為45度，在進鉆前鉆具需調(diào)整 45度，在退鉆以后還需反向調(diào)整45度，這樣鉆設每一個分支142，鉆具實 際上需要調(diào)整的角度是90度，鉆設全部的分支142，鉆具需要調(diào)整的角度總 和非常大，嚴重影響了鉆井的鉆探生產(chǎn)時效；同樣鉆具每次調(diào)整的角度越大， 作業(yè)難度也越大。
5四、 現(xiàn)有的多分支水平井的連通段13、水平主井眼141和分支142通常 采用152mm以上更大孔徑的井眼，孔徑越大，成孔性越差，孔壁的穩(wěn)定性差， 直接增加了鉆探的作業(yè)成本和風險，容易丟失井下工具，造成經(jīng)濟損失。
五、 在生產(chǎn)井2和連通段13由洞穴相連通的井型中，通常會使生產(chǎn)井2
在目標地質(zhì)層下入玻璃鋼套管，之后割掉玻璃鋼套管，再在目標地質(zhì)層層位 一定的深度擴孔作洞穴，以增加生產(chǎn)井2和連通段13連通作業(yè)的幾率和排 氣作業(yè)時的沉降沉砂。但下入玻璃鋼套管，存在如下缺點l.玻璃鋼套管的 抗壓抗拉能力差，若玻璃鋼套管下入時遇阻損壞，將給后續(xù)的作業(yè)帶來很大 的隱患。2.玻璃鋼套管成本高。3.切割玻璃鋼套管及其與地層之間的水泥環(huán) 困難，不易作洞穴。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術問題是提供一種多分支水平井，不僅能豐富井 型，提高水平主井眼的穩(wěn)定性能和安全性能，且可以進一步增加控制面積。
本實用新型要解決的技術問題是提供一種多分支水平井，可以使鉆探過 程中，鉆具調(diào)整的角度減少，降低作業(yè)難度，提高鉆井效率。
本實用新型要解決的技術問題是提供一種多分支水平井，選擇90 125mm范圍內(nèi)的小井眼孔徑，可提高成井率，降低作業(yè)風險。
本實用新型要解決的技術問題是提供一種多分支水平井，可以降低生產(chǎn) 井的鉆探困難，作洞穴比較容易且鉆探成本低。
本實用新型提供的一種多分支水平井，包括與一連通段相連的一組水平 分支段，所述水平分支段包括水平主井眼以及在水平主井眼上間隔分布的多 個分支，所述一組水平分支段包括兩個以上的水平主井眼，多個分支分布在 所述兩個以上的水平主井眼上。根據(jù)上述方案，本實用新型相對于現(xiàn)有井型 的效果是顯著的本實用新型于一個連通點處開始鉆設兩個以上的水平主井 眼，不僅豐富了井型，能適應多種不規(guī)則分布的礦產(chǎn)資源的開采；同時，對于固定數(shù)量的分支，可將這些分支平均分布在兩個水平主井眼的相對遠側， 這樣每一個水平主井眼上鉆設的分支較少，孔壁穩(wěn)定性和安全性增加。進一 步，設兩個水平主井眼，能使控制面積加大，并且兩個水平主井眼上的多個 分支可以一一對應設置，不必如現(xiàn)有技術一樣為了保證孔壁穩(wěn)定性必須使各 分支完全錯開，本實用新型能在預定的面積內(nèi)，在兩個水平主井眼上鉆設更 多數(shù)量的分支，增加控制面積，提高了產(chǎn)量。
在一個方案中，各個分支與所其在的水平主井眼的夾角相等，例如仍維
持現(xiàn)有井型中的45度角。
在優(yōu)選的實施方式中，在從水平主井眼的遠端指向其起始端的方向上， 多個分支與所其在的水平主井眼的夾角逐漸增大。此方案中，可使最近端的 分支與水平主井眼的夾角維持45度，而遠端的分支與水平主井眼的夾角逐 漸小于45度，例如分別為40度、35度、30度、25度等等，從而每鉆設一 個分支，鉆具所需調(diào)整的角度總和將為90度、80度、70度、60度、50等， 相較于現(xiàn)有技術中每鉆設一個分支鉆具需調(diào)整角度90度而言，鉆具每次調(diào) 整的角度減小，作業(yè)難度降低，同時能顯著減少鉆設全部分支的角度調(diào)整總 和，大大提高了鉆探生產(chǎn)時效。
在本實用新型中，所述多分支水平井包括鉆入段、造斜段和所述連通段， 其中造斜段與鉆入段相連通，連通段與一生產(chǎn)井在目標地質(zhì)層相連通且形成 連通點，所述水平分支段與所述連通點相連通。
在一個優(yōu)選的方案中，所述多分支水平井在鉆入段的周邊方向設1 4 組造斜段和連通段，各連通段分別與對應的生產(chǎn)井在目標地質(zhì)層相連通且形 成1 4個連通點，各連通點分別連通有一組水平分支段。可進一步的增加 控制面積，提高產(chǎn)量。
在優(yōu)選的方案中,所述二水平主井眼之間夾設中間區(qū)，所述二水平主井 眼分布在連通段的延長線的兩側，多個分支在二水平主井眼相對中間區(qū)的外 側呈間隔地分布。在一個優(yōu)選的方案中，所述二水平主井眼對稱的分布在所述連通段的延 長線的兩側，多個分支相對于所述延長線對稱分布，所述兩個水平主井眼的
夾角為30 40度。
在一個優(yōu)選的方案中，所述二水平主井眼相對于連通段的延長線非對稱 分布，在中間區(qū)進一步鉆設第三個水平主井眼，在第三個水平主井眼上分布 一個以上的分支，該第三個水平主井眼上的分支不接觸另外兩個水平主井眼。
在一個優(yōu)選的方案中，所述連通段、水平分支段的水平主井眼、多個分 支的孔徑在90 125mm范圍內(nèi)。從而解決了孔壁的穩(wěn)定性問題，降低作業(yè)風 險，減少作業(yè)成本。
在一個優(yōu)選的方案中，多個分支與所其在的水平主井眼的夾角在25 45度范圍內(nèi)等差增加。
在一個優(yōu)選的方案中，生產(chǎn)井和連通段由洞穴相連通，在生產(chǎn)井距離目 標地質(zhì)層之上0. 8 1. 2米的范圍內(nèi)下入鋼套管,在洞穴下設有50米的口袋， 且在洞穴和口袋內(nèi)注有稠漿，以防止沉砂再次沉降至口袋中。該方案不僅可 以降低鉆探生產(chǎn)井的難度，簡單適用，且洞穴比較容易、鉆探成本低。


圖l為現(xiàn)有多分支水平井的立體示意圖。 圖2為本實用新型一個實施例的俯視示意圖。 圖3為本實用新型一個優(yōu)選實施例的俯視示意圖。 圖4為本實用新型再一個優(yōu)選實施例的俯視示意圖。 圖5為本實用新型又一個優(yōu)選實施例的俯視示意圖。 圖6為本實用新型中的生產(chǎn)井與連通段連通的示意圖。
具體實施方式
如圖2所示，本實用新型提供了一種多分支水平井l，該多分支水平井1包括鉆入段11、造斜段12、連通段13和水平分支段14。鉆入段11可以 是直井，也可以是傾斜的。其中造斜段12與鉆入段11相連通。連通段13 與一生產(chǎn)井2在目標地質(zhì)層相連通且形成連通點3,水平分支段14與所述連 通段13的連通點3相連通。生產(chǎn)井2可以是直井，也可以是傾斜的輔助通 道，不作限制，只要能讓空氣、液體等介質(zhì)注入以產(chǎn)生有利的鉆探條件即可， 在注入介質(zhì)時，可在生產(chǎn)井2中下入帶可回收式封隔器的小口徑油管，封隔 器在目標地質(zhì)層之上20 30米的位置座封，通過小的內(nèi)容積小油管注氣， 可實現(xiàn)壓力平穩(wěn)注氣、減少壓力波動，實現(xiàn)穩(wěn)定的欠平衡工藝。連通段13 與生產(chǎn)井2連通的方式可采用現(xiàn)有的射孔方式或者是洞穴方式，不作限制， 在連通時，可在連通段13中使用人工磁場作為信號源，在生產(chǎn)井2中下入 探測工具，根據(jù)信號源與探測工具的相對位置，再實時的糾正相對位置，以 導引連通段13與生產(chǎn)井2準確連通，此種連通方式，精度高、工藝簡單、 成本低，生產(chǎn)井2可以不用作洞穴就能實現(xiàn)井下的幾何貫通。水平分支段14 包括水平主井眼141以及在水平主井眼141上間隔分布的多個分支142。連 通點3為水平主井眼141的起始端143，另一端即為遠端144。
如圖2所示，本實用新型的改進之處是 一組水平分支段14包括兩個 水平主井眼141，多個分支142分布在所述兩個水平主井眼141上，各個分 支142與所其在的水平主井眼141的夾角A相等，例如在25 45度范圍內(nèi) 呈等角度。二水平主井眼141分布在連通段13的延長線131的兩側，兩個 水平主井眼141的夾角B為30 40度，二水平主井眼141之間夾設中間區(qū) 145，多個分支142在二水平主井眼141相對中間區(qū)145的外側呈間隔地分 布。二水平主井眼141優(yōu)選對稱分布在延長線131的兩側，當然也可以視實 際礦藏資源的自然分布位置呈非對稱分布。在本實用新型中，由于一個連通 點3處鉆設兩個以上的水平主井眼141，對于固定數(shù)量的分支142而言，可 將這些分支142平均分布在兩個水平主井眼141的一側，每一個水平主井眼 141上鉆設的分支142較少例如僅為圖2中繪示的4個，孔壁穩(wěn)定性和安全性增加，而兩個水平主井眼141上的多個分支142可以對稱分布，兩個水平 主井眼141上的分支142的井口可以一一對應，不必相互錯開，在預定的面 積內(nèi)可在兩個水平主井眼141上鉆設更多數(shù)量的分支142，增加控制面積， 提高產(chǎn)量，而鉆設兩個水平主井眼141也會在一定程度上增加控制面積。
鉆設水平分支段14時，在連通段13與生產(chǎn)井2的直孔貫通后，從連通 點3起，先相對延長線131向中間區(qū)145左側的方向變換一定角度，例如從 延長線131向左偏轉夾角B—半的角度15 20度，鉆第一個水平主井眼141， 之后退鉆，在該第一個水平主井眼141上依次間隔鉆設多個分支142。之后 退鉆至連通段13的連通點3，將鉆具向右調(diào)整至中間區(qū)145另一側的一定角 度，鉆設第二個水平主井眼141，之后再退鉆，依次鉆設該第二個水平主井 眼141上的全部分支142，這些分支可以與第一個水平主井眼141上的分支 142對稱分布，直至鉆設完成全部分支142。
如圖3所示，在進一步的改進當中，在從水平主井眼141的遠端144指 向起始端143的箭頭F所指示的方向上，多個分支142與所其在的水平主井 眼141的夾角A1 A4逐漸增大，最優(yōu)選的是使夾角A1 A4在25 45度范 圍內(nèi)等差增加，遞增差值可為3度 5度。如圖3所示，每一個水平主井眼 141上的分支142的夾角Al、 A2、 A3、 A4是依次增大的，但兩個水平主井眼 141上的對應的分支的角度可以相同，多個分支142可以對稱的分布在二水 平主井眼141上中間區(qū)145的外側，當然，多個分支142也可以不相對于延 長線131對稱。該改進的井型中，對于鉆設每一個分支142，可使鉆具調(diào)整 的角度減小，降低作業(yè)難度，對于全部分支142的鉆設，能顯著減少鉆具需 調(diào)整的角度總和，大大提高了鉆探生產(chǎn)時效。在鉆探過程中，井下設備所采 集的信息，通過脈沖電磁波傳輸至地面，實現(xiàn)隨鉆測量，電磁波信號傳輸不 再依賴鉆井使用的流體介質(zhì)，信號傳輸?shù)乃俣群芸?，更新一組數(shù)據(jù)需要約30 秒，可直接在管內(nèi)混氣實現(xiàn)欠平衡工藝。
如圖4所示，在一個優(yōu)選的方案中，兩個水平主井眼141相對于連通段
1013的延長線131非對稱分布，在中間區(qū)145進一步鉆設第三個水平主井眼 141，在第三個水平主井眼141上分布一個以上的分支142，這樣在一個連通 點3鉆設了三個水平主井眼141，不僅水平主井眼141的控制面積增加，還 能鉆探更多的分支142，進一步增加控制面積。該第三個水平主井眼141上 的分支142的延伸角度以不接觸另外兩個水平主井眼141為標準。
如圖5所示，在一個優(yōu)選的方案中，本實用新型的多分支水平井1在鉆 入段11的周邊的不同方位分布4組連通段，各連通段13分別與生產(chǎn)井2、 21、 22、 23在目標地質(zhì)層相連通且形成4個連通點3，各連通點3分別連通 一組水平分支段14，可進一步的增加控制面積，提高產(chǎn)量。水平分支段14 可以采用前述任何一種結構，不再詳細。此種井型中，在完成一組以后，通 過注水泥回填彎曲井段，或下入分割器等在鉆探行業(yè)目前成熟的工具，在與 上一造斜段12的空間夾角呈80 100度的方位重新鉆探另一組連通段13及 其水平分支段14，之后再鉆設第三組，直接完成四組，形成圖5所示的井型 分布方式。當然，本實用新型的多分支水平井l，可依具體需求，在鉆入段 11的周邊方向分布2、 3或5組連通段13，各組連通段13再與各自的生產(chǎn) 井在目標地質(zhì)層相連通而形成對應數(shù)量的連通點，各連通點再連通前述任何 一種水平分支段14，能增加控制面積。
如圖6所示， 一個優(yōu)選的方案中，生產(chǎn)井2和連通段13由洞穴4相連 通，在生產(chǎn)井2距離目標地質(zhì)層5之上的0. 8 1. 2米的范圍內(nèi)設有鋼套管 24，在洞穴4下設有50米的口袋25，且在洞穴4和口袋25內(nèi)設有稠漿，以 防止沉砂再次沉降至口袋中。該方案不僅可以降低鉆探生產(chǎn)井的難度，簡單 適用，有作洞穴比較容易、鉆探成本低。
在本實用新型中，優(yōu)選的使連通段13、水平分支段14的水平主井眼141、 各分'支142的全部井眼孔徑優(yōu)選在90 125mm范圍內(nèi)，能使孔壁更穩(wěn)定，降 低作業(yè)風險，減少作業(yè)成本。為鉆設此規(guī)格小眼孔徑，可采用現(xiàn)有技術當中 的任何鉆探工藝和鉆具。以上描述的具體實施例僅用于說明本實用新型，并不在于限制本實用新 型。任何他人如果在一組水平分支段上設置了兩個或兩個以上的水平主井 眼，就應屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1. 一種多分支水平井，包括與一連通段相連的一組水平分支段，所述水平分支段包括水平主井眼以及在水平主井眼上間隔分布的多個分支，其特征是所述一組水平分支段包括兩個以上的水平主井眼，多個分支分布在所述兩個以上的水平主井眼上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的多分支水平井，其特征是在各水平主井眼 的遠端指向其起始端的方向上，各水平主井眼上的多個分支與所其在的水平 主井眼的夾角逐漸增大。
3. 根據(jù)權利要求2所述的多分支水平井，其特征是所述多分支水平 井包括鉆入段、造斜段和所述連通段，其中造斜段與鉆入段相連通，連通段 與一生產(chǎn)井在目標地質(zhì)層相連通且形成連通點，所述水平分支段與所述連通 點連通。
4. 根據(jù)權利要求3所述的多分支水平井，其特征是所述多分支水平井在鉆入段的周邊方向設1 4組造斜段和連通段，各連通段分別與對應的 生產(chǎn)井在目標地質(zhì)層相連通且形成1 4個連通點，各連通點分別連通有一 組水平分支段。
5. 根據(jù)權利要求4所述的多分支水平井，其特征是所述二水平主井眼之間夾設中間區(qū)，所述二水平主井眼分布在連通段的延長線的兩側，多個 分支在二水平主井眼相對中間區(qū)的外側呈間隔地分布。
6. 根據(jù)權利要求5所述的多分支水平井，其特征是所述二水平主井眼對稱的分布在所述連通段的延長線的兩側，多個分支相對于所述延長線對稱分布，所述兩個水平主井眼的夾角為30 40度。
7. 根據(jù)權利要求5所述的多分支水平井，其特征是所述二水平主井 眼相對于連通段的延長線非對稱分布，在中間區(qū)進一步鉆設第三個水平主井 眼，在第三個水平主井眼上分布一個以上的分支，該第三個水平主井眼上的 分支不接觸另外兩個水平主井眼。
8. 根據(jù)權利要求5所述的多分支水平井，其特征是所述連通段、水平分支段的水平主井眼、多個分支的孔徑在90 125mm范圍內(nèi)。
9. 根據(jù)權利要求2 8中任意一項所述的多分支水平井，其特征是多 個分支與所其在的水平主井眼的夾角在25 45度范圍內(nèi)等差增加。
10. 根據(jù)權利要求9所述的多分支水平井，其特征是生產(chǎn)井和連通段 由洞穴相連通，在生產(chǎn)井距離目標地質(zhì)層之上0.8 1.2米的范圍內(nèi)下入鋼 套管，在洞穴下設有50米的口袋，且在洞穴和口袋內(nèi)注有稠漿。
專利摘要本實用新型公開了一種多分支水平井，包括與一連通段相連的一組水平分支段，所述水平分支段包括水平主井眼以及在水平主井眼上間隔分布的多個分支，所述一組水平分支段包括兩個以上的水平主井眼，多個分支分布在所述兩個以上的水平主井眼上。本實用新型不僅能豐富井型，提高水平主井眼的穩(wěn)定性能和安全性能，且可以進一步增加控制面積。
文檔編號E21B43/30GK201236690SQ20082010903
公開日2009年5月13日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權日2008年7月4日
發(fā)明者暢 丁, 徐顯君, 鵬 胡, 魚永云 申請人:興和鵬能源技術(北京)有限公司