專利名稱：一種煤層氣多分支水平井的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煤層氣開采領(lǐng)域，尤其是涉及一種煤層氣多分支水平井。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的煤層氣多分支水平井工程中，一個(gè)多分支水平井和對應(yīng)連通的直井為一個(gè) 工程。一個(gè)多分支水平井通常包括平行于直井向下延伸直井段，從直井段的下端斜向下延 伸到直井的連通洞穴的造斜段、從連通洞穴沿遠(yuǎn)離造斜段的方向延伸預(yù)定距離的水平段。 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。傳統(tǒng)的設(shè) 計(jì)中，水平井水平段通常包括一個(gè)主井眼，以及連接在主井眼上的分支。通常根據(jù)作業(yè)者需 求的面積或者煤層段進(jìn)尺，進(jìn)行分支設(shè)計(jì)與展布，將分支均勻分布在該主井眼的兩側(cè)，類似 于樹葉分布在葉脈兩側(cè)；通常分支與主井眼角差在35-45度的范圍遞增，在主井眼上相鄰 側(cè)鉆點(diǎn)間距在100米左右均勻分布。上述的這種水平井結(jié)構(gòu)中所有分支均連接在主井眼上，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，在此過程中，由于鉆具長時(shí)間在該段井眼中起下和 轉(zhuǎn)動(dòng)，容易導(dǎo)致井眼被破壞或復(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法繼續(xù)施工和前面已鉆成主井眼和分支井眼阻塞，而浪 費(fèi)大量的人力物力。同時(shí)，在該水平井結(jié)構(gòu)中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。為了改善上述水平井結(jié)構(gòu)的不足，一種如圖1中所示的多分支水平井結(jié)構(gòu)得到了 廣泛的關(guān)注，如圖1所示，該多分支水平井包括直井段110'、造斜段130'、水平段150'、 以及與多分支水平井配合使用的直井200'，直井200'上設(shè)有的連通洞穴210'。在該多 分支水平井結(jié)構(gòu)中，水平段150'包括兩條主井眼151'以及分別連接在兩條主井眼151' 外側(cè)的分支井眼153'。這樣的設(shè)計(jì)，改善了只包括一條主井眼的水平井容易導(dǎo)致井眼被破 壞或復(fù)雜的情況，同時(shí)也在一定程度上改善了分支井眼與主井眼之間的排布過于密集，使 主井眼上的進(jìn)尺只是被作為排水減壓的通道的不足。然而，在如圖1所示的多分支水平井中，從分支井眼153'與主井眼151'的連接 點(diǎn)向外延伸的很長一段距離內(nèi)，分支井眼153'與主井眼151'有很多進(jìn)尺相距很近，這使 得井眼軌跡分布密集，主井眼上的進(jìn)尺仍然對于排水降壓以及煤層氣抽采貢獻(xiàn)很少，造成 了很多進(jìn)尺的浪費(fèi)，使得單位進(jìn)尺的控制面積明顯減少。如圖2中圖1多分支水平井中分 支井眼與主井眼的連接示意圖所示，圖中分支井眼與主井眼在距側(cè)鉆點(diǎn)139m處，兩個(gè)井眼 之間的距離僅33m，在該范圍內(nèi)用一個(gè)井眼完全可以滿足資源開發(fā)的需要，而致使兩個(gè)這樣 連接的井眼沒有完全發(fā)揮開發(fā)資源的作用，但由于技術(shù)的需要，仍然要存在兩個(gè)井眼。在使 用如圖1所示的多分支水平井結(jié)構(gòu)時(shí)，一個(gè)進(jìn)尺量為4000m的多分支水平井按照7次側(cè)鉆 計(jì)算，那么會(huì)使近IOOOm的進(jìn)尺無法完全發(fā)揮作用，這部分進(jìn)尺占總進(jìn)尺的25%，使開發(fā)效 率受到很大的影響。同時(shí)，由于連接在主井眼遠(yuǎn)端的分支距離直井很遠(yuǎn)，主井眼上某處如果
3出現(xiàn)煤層垮塌造成的局部堵塞，造成堵塞段以遠(yuǎn)的進(jìn)尺無法繼續(xù)生產(chǎn)，需要重新通井改造， 否則會(huì)造成很多進(jìn)尺不再貢獻(xiàn)產(chǎn)能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供一種煤層氣多分支水平井，克服了現(xiàn)有技術(shù)中水平井的 水平段中分支井眼與主井眼相距很近的進(jìn)尺量較大，顯得井眼軌跡分布密集，主井眼上的 進(jìn)尺對于排水降壓已及抽采效果貢獻(xiàn)很少，造成了很多進(jìn)尺的浪費(fèi)，使得單位進(jìn)尺的控制 面積明顯減少，開發(fā)效率下低的不足。為此，本實(shí)用新型提供了一種煤層氣多分支水平井，與直井配合使用，直井設(shè)有連 通洞穴；多分支水平井，包括直井段，平行于直井向下延伸；造斜段，從直井段的下端斜向 下延伸到直井的連通洞穴；以及水平段，，水平段包括水平井眼，與連通洞穴相連接，從連 通洞穴沿造斜段的延伸方向延伸預(yù)定距離；兩組分支井眼，分別連接在水平井眼的兩側(cè)，兩 組分支井眼中各設(shè)有多條分支井眼，各分支井眼分別包括側(cè)向段，相對水平井眼的延伸方 向以夾角θ 1向一側(cè)橫向延伸，各分支井眼中各側(cè)向段依次首尾相連；前向段，與相應(yīng)的側(cè) 向段連接，并相對水平井眼的延伸方向以夾角θ 2向前延伸；θ 2 < θ 1。進(jìn)一步地，45°彡 θ 1 < 90°。進(jìn)一步地，50°( θ 1 < 60°。進(jìn)一步地，同一組中各分支井眼中各前向段與側(cè)向段之間的角度θ 2從內(nèi)到外逐 漸增大。進(jìn)一步地，水平井眼的長度不小于5m。進(jìn)一步地，水平井眼的長度不大于150m。進(jìn)一步地，兩組分支井眼在水平井眼上的側(cè)鉆點(diǎn)之間的距離不小于10m。進(jìn)一步地，相鄰兩條前向段之間的距離大于100米時(shí)，在相鄰兩條前向段相應(yīng)的 分支井眼之間還設(shè)有一條中間井眼，中間井眼與兩側(cè)相鄰井眼之間的距離均不小于50m。進(jìn)一步地，中間井眼連接在靠近水平井眼一側(cè)的分支井眼上，且連接在該分支井 眼的側(cè)向段與前向段扭方位的位置上。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型煤層氣多分支水平井在所有的分支中弱化了主井 眼的概念，每一個(gè)分支均從前一個(gè)分支扭方位的位置側(cè)鉆一條側(cè)向段后相對水平井眼的延 伸方向以夾角θ 2向前延伸，通過這樣的設(shè)計(jì)，使兩個(gè)井眼軌跡在很短的距離內(nèi)充分分開， 可以盡最大可能地提高單位進(jìn)尺的資源控制面積。同時(shí)，由于該多分支水平井中弱化了主 井眼的概念，各分支井眼之間的公共段極短，當(dāng)在距離直井較遠(yuǎn)的位置出現(xiàn)煤層垮塌造成 的局部堵塞時(shí)，因?yàn)閷?shí)際堵塞的進(jìn)尺較少，而不會(huì)過多的影響產(chǎn)能。即使在公共段出現(xiàn)煤層 垮塌造成的局部堵塞，由于該公共段距離直井較近，也相對容易進(jìn)行通井改造。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本實(shí)用新型還有其它的目的、特征和優(yōu) 點(diǎn)。下面將參照圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖構(gòu)成本說明書的一部分、用于進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，附圖示出了本實(shí)用新 型的優(yōu)選實(shí)施例，并與說明書一起用來說明本實(shí)用新型的原理。圖中
4[0019]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種常見的煤層氣多分支水平井的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了圖1中煤層氣多分支水平井中分支井眼與主井眼的連接示意圖；圖3示出了本實(shí)用新型煤層氣多分支水平井實(shí)施例的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了本實(shí)用新型煤層氣多分支水平井實(shí)施例的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖5示出了圖3中兩條分支井眼之間的連接示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，本實(shí)用新型中的實(shí)施例以及 附圖僅是用以幫助理解本實(shí)用新型。本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方 式實(shí)施。如圖3所示，在本實(shí)用新型煤層氣多分支水平井的第一種具體實(shí)施例中，該多分 支水平井與直井200配合使用，其上設(shè)有連通洞穴210 ；多分支水平井，包括平行于直井 200向下延伸的直井段110、從直井段110的下端斜向下延伸到直井200的連通洞穴210的 造斜段130、以及水平段150。在本實(shí)用新型中，水平段150包括與連通洞穴210相連接的 水平井眼151，以及分別連接在所述水平井眼151兩側(cè)的兩組分支井眼153，水平井眼151 從連通洞穴210沿所述造斜段的延伸方向延伸預(yù)定距離；在本實(shí)用新型中延伸僅是對水平 井的井眼的方向做一個(gè)規(guī)定，該井眼在此延伸方向上，根據(jù)煤層的走勢可以適當(dāng)?shù)纳仙?、?降等變動(dòng)。兩組分支井眼153中各設(shè)有多條分支井眼153，各分支井眼153分別包括相對水 平井眼151的延伸方向以夾角θ 1向一側(cè)橫向延伸的側(cè)向段155，以及與相應(yīng)的側(cè)向段155 連接，并相對水平井眼的延伸方向以夾角θ 2向前延伸的前向段157。各分支井眼153中各 側(cè)向段155依次首尾相連；其中Θ2< θ I0在本實(shí)用新型多分支水平井中，水平段中各相 鄰分支井眼153之間都由一段側(cè)向段155，側(cè)向段155相對水平井眼151的延伸方向以夾角 θ 1向一側(cè)橫向延伸，這樣便能夠快速分開兩條相鄰的分支井眼153，如圖4所示，圖4中為 圖3中兩條相連分支井眼153的連接示意圖。如圖可見，在較短的距離內(nèi)，兩條相鄰的分支 井眼153就能夠分開較寬的范圍，使得單位進(jìn)尺的控制面積得到明顯提升。優(yōu)選地，側(cè)向段155相對水平井眼151的延伸方向以夾角θ 1向一側(cè)橫向延伸，其 中所述45° < Θ1<90°。角度太小達(dá)不到快速分開兩條相鄰分支井眼153的目的，而角 度太大，現(xiàn)有鉆具無法實(shí)現(xiàn)。更為優(yōu)選地，50° ^ Θ1<60°，在該范圍內(nèi)，既能夠快速分開 兩條相鄰的分支井眼153，同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)多分支水平井水平段150的分布結(jié)構(gòu)更加合理。另外，在本實(shí)用新型中同一組多分支水平井眼組中各分支井眼153中各前向段 157與側(cè)向段155之間的角度θ 2從內(nèi)到外逐漸增大。這樣的排布方式，能夠擴(kuò)大根據(jù)本實(shí) 用新型多分支水平井的覆蓋面積，更有利于單位進(jìn)尺的控制面積得到提升。在本實(shí)用新型中，優(yōu)選地將水平井眼151的長度設(shè)置為不小于5m。在多分支水平 井鉆井過程中，需要給鉆具予以支撐進(jìn)行側(cè)鉆，水平井眼151的長度太小不利于對鉆具的 支撐，容易導(dǎo)致側(cè)鉆效果差，甚至側(cè)鉆失敗。同時(shí)水平井眼151的長度太小，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。更為優(yōu)選地，水平井眼151 的長度不大于150m。水平井眼151的長度過長，使得水平段150中主要起到排水降壓以及 煤層氣抽采的分支井眼段153的距離縮短，這樣便浪費(fèi)了大量的有效空間。其中，兩組分支 井眼153在水平井眼151上的側(cè)鉆點(diǎn)之間的距離不小于10m。當(dāng)然通過側(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，但這樣的過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且容易出現(xiàn)失敗的情況。如圖5所示，在本實(shí)用新型煤層氣多分支水平井的第二種具體實(shí)施例中，相鄰兩 條前向段157之間的距離大于100米時(shí)，在相鄰兩條前向段157相應(yīng)的分支井眼之間還設(shè) 有一條中間井眼159，中間井眼159與兩側(cè)相鄰井眼之間的距離均不小于50m。這樣的排布， 能夠更合理、有效對目標(biāo)煤層進(jìn)行降壓排水、以及煤層氣抽采，既不會(huì)使相鄰的分支井眼過 于密集，又不會(huì)因?yàn)橄噜彿种Ь壑g的距離過大而留下空白區(qū)域。需要說明的是，在圖5 中給出的是一種特殊的情況，中間井眼159正好位于水平井眼151的延伸線上，在本實(shí)用新 型中該中間井眼159并不限于此，在圖中未示出的方案中，該分支井眼可以連接在任意相 鄰的兩條前向段157之間。其中，優(yōu)選將中間井眼159連接在靠近水平井眼151 —側(cè)的分 支井眼153上，且連接在該分支井眼153的側(cè)向段155與前向段157扭方位的位置上。這 樣更符合本實(shí)用新型將相鄰兩條井眼快速分開的初衷，提高單位進(jìn)尺的控制面積。本實(shí)用新型煤層氣多分支水平井在所有的分支中弱化了主井眼的概念，每一個(gè)分 支均從前一個(gè)分支扭方位的位置側(cè)鉆一條側(cè)向段后相對水平井眼的延伸方向以夾角θ 2 向前延伸，通過這樣的設(shè)計(jì)，使兩個(gè)井眼軌跡在很短的距離內(nèi)充分分開，可以盡最大可能地 提高單位進(jìn)尺的資源控制面積。同時(shí)，由于該多分支水平井中弱化了主井眼的概念，各分支 井眼之間的公共段極短，在距離直井較遠(yuǎn)的位置出現(xiàn)煤層垮塌造成的局部堵塞，因?yàn)閷?shí)際 堵塞的進(jìn)尺較少，而不會(huì)過多的影響產(chǎn)能。即使在公共段出現(xiàn)煤層垮塌造成的局部堵塞，由 于該公共段距離直井較近，也相對容易進(jìn)行通井改造。本實(shí)用新型所提供的煤層氣多分支水平井不僅適用于煤層氣的開采，同時(shí)也適用 于其它使用排水降壓法開采的地質(zhì)礦藏。以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)， 所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種煤層氣多分支水平井，與直井(200)配合使用，所述直井(200)上設(shè)有連通洞穴 (210)；所述多分支水平井，包括直井段(110)，平行于所述直井(200)向下延伸；造斜段(130)，從所述直井段的下端斜向下延伸到所述直井的連通洞穴(210)；水平段(150)，其特征在于，所述水平段(150)包括水平井眼(151)，與所述連通洞穴(210)相連接，從所述連通洞穴(210)沿遠(yuǎn)離所述造 斜段的方向延伸預(yù)定距離；兩組分支井眼(153)，分別連接在所述水平井眼(151)的兩側(cè)，兩組所述分支井眼 (153)中各設(shè)有多條分支井眼(153)，各所述分支井眼(153)分別包括側(cè)向段(155)，相對所述水平井眼(151)的延伸方向以夾角θ 1向一側(cè)橫向延伸，各所 述分支井眼(153)中各側(cè)向段(155)依次首尾相連；前向段(157)，與相應(yīng)的所述側(cè)向段(155)連接，并相對所述水平井眼的延伸方向以夾 角θ 2向前延伸；所述θ 2 < θ 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井，其特征在于，所述45°< Θ1<90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水平井，其特征在于，所述50°< Θ1<60°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的水平井，其特征在于，同一組中各所述分支井眼中 各所述前向段與所述側(cè)向段之間的角度θ 2從內(nèi)到外逐漸增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水平井，其特征在于，所述水平井眼(151)的長度不小于5m。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水平井，其特征在于，所述水平井眼(151)的長度不大于 150m。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的水平井，其特征在于，兩組所述分支井眼(153)在所述水 平井眼(151)上的側(cè)鉆點(diǎn)之間的距離不小于10m。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水平井，其特征在于，相鄰兩條前向段(157)之間的距離大于 100米時(shí)，在所述相鄰兩條前向段(157)相應(yīng)的分支井眼之間還設(shè)有一條中間井眼(159)， 所述中間井眼(159)與兩側(cè)相鄰井眼之間的距離均不小于50m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水平井，其特征在于，所述中間井眼(159)連接在靠近水平井 眼(151) —側(cè)的分支井眼(153)上，且連接在該分支井眼(153)的側(cè)向段(155)與前向段 (157)扭方位的位置上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種煤層氣多分支水平井，與直井配合使用，其上設(shè)有連通洞穴；多分支水平井包括直井段、造斜段、水平段，水平段包括水平井眼，與連通洞穴相連接，從連通洞穴沿造斜段的延伸方向延伸預(yù)定距離；兩組分支井眼中各設(shè)有多條分支井眼，各分支井眼分別包括側(cè)向段，相對水平井眼的延伸方向以夾角θ1向一側(cè)橫向延伸，各分支井眼中各側(cè)向段依次首尾相連；前向段，與相應(yīng)的側(cè)向段連接，并相對水平井眼的延伸方向以夾角θ2向前延伸；θ2＜θ1。該多分支水平井使兩個(gè)相鄰井眼在很短的距離內(nèi)充分分開，可以盡最大可能地提高單位進(jìn)尺的資源控制面積。
文檔編號E21B43/30GK201786346SQ201020543008
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者史現(xiàn)武, 寧守方, 方勇, 楊陸武, 饒孟余 申請人:北京奧瑞安能源技術(shù)開發(fā)有限公司