一種煤層氣水平井pe篩管完井應(yīng)用工藝方法
【專利摘要】一種煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，屬于煤層氣鉆完井工程【技術(shù)領(lǐng)域】。含有PE篩管制作步驟、PE篩管完井步驟、PE篩管泵送步驟和PE篩管錨定步驟，本發(fā)明的有益效果：采用本發(fā)明的煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，能針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用快速方便的設(shè)計(jì)出尺寸不同、滿足強(qiáng)度和流通性要求的煤層氣水平井完井用PE篩管，并實(shí)現(xiàn)煤層氣水平井段PE篩管完井，對(duì)解決制約煤層氣開(kāi)發(fā)中的煤層坍塌、煤粉沉積堵塞井眼等瓶頸技術(shù)問(wèn)題，確保煤層氣水平井高效安全的生產(chǎn)，具有十分重要的意義。
【專利說(shuō)明】一種煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，屬于煤層氣鉆完井工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在利用水平井進(jìn)行煤層氣開(kāi)采時(shí)，裸眼完井是最主要的完井方式。在生產(chǎn)期裸眼完井容易導(dǎo)致煤粉產(chǎn)出、煤層坍塌，造成井眼堵塞、粉煤灰堵塞排采泵等事故，嚴(yán)重影響煤層氣的單井產(chǎn)量。
[0003]國(guó)內(nèi)針對(duì)水平段煤層坍塌這一問(wèn)題，也進(jìn)行了金屬套管(篩管)完井方面的嘗試，但是采用金屬套管(篩管)完井進(jìn)行煤層氣開(kāi)采，會(huì)為煤炭的后期開(kāi)采留下一定困難:煤炭開(kāi)采過(guò)程中“割煤機(jī)切割金屬套管(篩管)可能引起火花”，潛在一定的安全隱患。
[0004]為解決制約煤層氣開(kāi)發(fā)的瓶頸技術(shù)問(wèn)題，煤層氣水平井可利用連續(xù)的PE篩管進(jìn)行完井。PE篩管能夠提高煤層井壁的支撐能力，并有效解決粉煤灰堵泵事故的發(fā)生；為了防止煤粉在井底大量沉淀和堆積，可利用下入的PE篩管進(jìn)行間斷性的洗井作業(yè)；此外PE篩管易拆除，便于今后的采煤，是先采氣后采煤的最佳配套技術(shù)。
[0005]目前，國(guó)內(nèi)還未有針對(duì)煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，以進(jìn)行煤層氣水平井完井用PE篩管制造并在煤層氣水平井完井應(yīng)用，為煤層氣的高效安全開(kāi)發(fā)提供保障。
[0007]本發(fā)明一種煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，含有以下步驟:
[0008]一、PE篩管制作步驟；
[0009]步驟I)、在耐壓力、安全系數(shù)、環(huán)剛度、抗應(yīng)力開(kāi)裂能力方面對(duì)PE篩管的基管材質(zhì)進(jìn)行選擇，并根據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用確定基管的尺寸；
[0010]所述基管的尺寸主要指基管的外徑和壁厚大?。?br>
[0011]步驟2)、明確PE篩管的篩眼幾何參數(shù)，構(gòu)建不同幾何參數(shù)組合下的篩眼分布方案；
[0012]步驟3)、對(duì)不同的篩眼分布方案進(jìn)行篩眼水力學(xué)計(jì)算模擬及參數(shù)評(píng)價(jià)；
[0013]步驟4)、對(duì)不同篩眼分布方案的篩管進(jìn)行強(qiáng)度分析與評(píng)價(jià)；
[0014]步驟5)、綜合計(jì)算結(jié)果，優(yōu)選篩眼尺寸及分布方案；
[0015]所述基管的尺寸主要指基管的外徑和壁厚大?。?br>
[0016]所述篩眼幾何參數(shù)包括篩眼的形狀、篩眼的寬度、篩眼的相位角分布、篩眼的長(zhǎng)度和篩眼面密度；
[0017]所述的篩眼形狀為圓孔形或長(zhǎng)條形，篩眼剖面呈梯形，梯形大的底邊應(yīng)為篩管內(nèi)表面，小的底邊應(yīng)為篩管外表面；篩眼寬度遵循著名的1/3橋堵原理和修正完善后的1/3?2/3架橋原理，結(jié)合GB/T18-1997煤炭粒度分級(jí)，選取篩眼寬度的取值范圍；篩眼的相位角分布呈90°或60° ;篩眼長(zhǎng)度和篩眼面密度由篩眼的過(guò)流面積比決定，一般篩眼過(guò)流面積比為2%?6% ；
[0018]二、PE篩管完井步驟；
[0019]在工程水平井井口安裝PE篩管注入裝置，將裝有PE篩管的滾筒放置在地面，在PE篩管前端安裝篩管引導(dǎo)和錨定裝置，然后將PE篩管連接到篩管注入裝置；開(kāi)動(dòng)PE篩管注入裝置，緩慢的將PE篩管注入到鉆桿中；隨著PE篩管的不斷注入，逐漸增大PE篩管注入裝置的注入力，來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)長(zhǎng)度篩管的注入；在預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的篩管注入完成后，將篩管在工程水平井井口割斷，移除PE篩管注入裝置，并將鉆桿連接上方鉆桿，開(kāi)鉆井液泵進(jìn)行鉆井液循環(huán)，將PE篩管注入至最后一根鉆桿末端，保證引導(dǎo)和錨定裝置離出鉆桿；然后逐漸起出鉆桿，通過(guò)引導(dǎo)和錨定裝置將PE篩管固定在煤層中；
[0020]三、PE篩管泵送步驟:
[0021]步驟I)、在引導(dǎo)篩管下入的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的最前端安裝煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置；用于承受液流壓力帶動(dòng)篩管下行；
[0022]步驟2)、煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置前段為半球體引導(dǎo)頭，以避免在鉆桿接頭內(nèi)徑較小處或井眼彎曲部分遇阻；后段為圓柱體，通過(guò)螺紋與篩管引導(dǎo)機(jī)構(gòu)本體連接;
[0023]步驟3)、根據(jù)引導(dǎo)機(jī)構(gòu)所要下入的位置完全坍塌后堵塞流道的可能性，煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置中心部位預(yù)留或不預(yù)留一定尺寸的泄流孔；
[0024]承受開(kāi)泵循環(huán)時(shí)液流的沖擊力，從而在篩管一端形成拉力，解除屈曲鎖緊狀態(tài)并帶動(dòng)篩管下行；同時(shí)使篩管在下行過(guò)程中保持管體居中，從而減小與鉆桿內(nèi)壁之間的摩阻；
[0025]將光鉆具組合(不帶鉆頭)下入井下預(yù)定位置后卸扣，用卡瓦將鉆具上端固定在鉆井平臺(tái)上；
[0026]根據(jù)鉆具組合最小通徑，及設(shè)計(jì)的鉆井液排量和粘度，確定煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置尺寸；
[0027]將煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置同篩管的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)通過(guò)螺紋連接；將篩管注入裝置安裝在井口，將連接完畢的煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置、引導(dǎo)機(jī)構(gòu)及篩管通過(guò)注入裝置安放在鉆桿內(nèi)；開(kāi)啟注入裝置，下放篩管；
[0028]當(dāng)篩管在井內(nèi)遇阻嚴(yán)重時(shí)，或達(dá)到預(yù)定注入長(zhǎng)度時(shí)，割斷篩管，根據(jù)預(yù)先確定的鉆井液排量連接鉆桿后開(kāi)泵循環(huán)，觀察泵壓表變化；泵壓表的示數(shù)在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)時(shí)表明篩管下行正常；
[0029]當(dāng)泵壓表有0.3-0.5MPa的壓力突降時(shí)，表明煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置及引導(dǎo)機(jī)構(gòu)已沖出鉆桿；當(dāng)泵壓下降不明顯時(shí)，可在泵壓穩(wěn)定后5分鐘，根據(jù)下入深度調(diào)整，起鉆100米，再次開(kāi)泵循環(huán)，當(dāng)泵壓有大于等于2MPa的下降時(shí)，確認(rèn)煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置及引導(dǎo)機(jī)構(gòu)已順利沖出鉆桿；泵送作業(yè)完成；
[0030]四、PE篩管錨定步驟；
[0031 ] 步驟I )、下篩管作業(yè)時(shí)，引導(dǎo)裝置進(jìn)入鉆桿前取下滑套，使刀翼自由張開(kāi)與鉆桿內(nèi)壁接觸；
[0032]步驟2)、在鉆桿內(nèi)下行時(shí)，受鉆桿內(nèi)壁限制，刀翼不完全張開(kāi)；扭簧彈力使得刀翼與鉆桿內(nèi)壁之間存在接觸力；對(duì)稱刀翼處接觸力相等，使得引導(dǎo)裝置保持居中，從而確保了篩管前進(jìn)方向沿鉆桿中心線；
[0033]步驟3)、引導(dǎo)裝置到達(dá)預(yù)定位置沖出鉆桿開(kāi)口后，井眼直徑大于鉆桿內(nèi)直徑，在扭簧作用力下刀翼迅速進(jìn)一步彈開(kāi)，尖角插入煤層當(dāng)中；上提鉆桿時(shí)提供向后拉力，使得刀翼進(jìn)一步張開(kāi)插入煤層中；
[0034]步驟4)、可根據(jù)需要在引導(dǎo)裝置中布置一組至多組錨定裝置，相鄰錨定裝置間相位角為90°。
[0035]本發(fā)明的有益效果:
[0036]采用本發(fā)明的煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，能針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用快速方便的設(shè)計(jì)出尺寸不同、滿足強(qiáng)度和流通性要求的煤層氣水平井完井用PE篩管，并實(shí)現(xiàn)煤層氣水平井段PE篩管完井，對(duì)解決制約煤層氣開(kāi)發(fā)中的煤層坍塌、煤粉沉積堵塞井眼等瓶頸技術(shù)問(wèn)題，確保煤層氣水平井高效安全的生產(chǎn)，具有十分重要的意義。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0037]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0038]圖1為煤層氣水平井完井用PE篩管基管的截面示意圖；
[0039]圖2是煤層氣水平井完井用PE篩管篩眼之一的形狀示意圖；
[0040]圖3為工程水平井井口安裝PE篩管注入裝置示意圖；
[0041]圖4為工程水平井中PE篩管注入示意圖；
[0042]圖5為工程水平井中PE篩管泵沖示意圖；
[0043]圖6為PE篩管固定于煤層示意圖；
[0044]圖7為工程水平井PE篩管完井示意圖。
[0045]圖8為煤層氣工程水平井井身結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖9為工程水平井下放不帶鉆頭的光鉆桿示意圖；
[0047]圖10為本發(fā)明的泵送裝置結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0048]圖11為本發(fā)明的錨定裝置結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0049]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0050]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0051]實(shí)施例1:如圖1、圖2所示，煤層氣水平井完井用PE篩管，基管100分布篩眼200，篩眼200的形狀為圓孔形或長(zhǎng)條形，篩眼200剖面呈梯形300，梯形300的大底邊應(yīng)為基管100內(nèi)表面，梯形300的小底邊應(yīng)為基管100外表面；篩眼200的相位角分布呈90°或60° ;篩眼200長(zhǎng)度和篩眼200面密度由篩眼200的過(guò)流面積比決定，篩眼200過(guò)流面積比為 2% — 6%。
[0052]一種煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，含有步驟如下:
[0053]一、PE篩管制作步驟；
[0054]I)在耐壓力、安全系數(shù)、環(huán)剛度、抗應(yīng)力開(kāi)裂能力方面對(duì)PE篩管的基管材質(zhì)進(jìn)行選擇，并根據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用確定基管的尺寸；
[0055]步驟I)所述基管的尺寸主要指基管的外直徑和壁厚大小。
[0056]2)明確PE篩管的篩眼幾何參數(shù)，構(gòu)建不同幾何參數(shù)組合下的篩眼分布方案；
[0057]步驟2)所述篩眼幾何參數(shù)包括篩眼的形狀、篩眼的寬度、篩眼的相位角分布、篩眼的長(zhǎng)度和篩眼面密度。
[0058]篩眼形狀為圓孔形或長(zhǎng)條形，篩眼剖面呈梯形，梯形大的底邊應(yīng)為篩管內(nèi)表面，小的底邊應(yīng)為篩管外表面。
[0059]篩眼寬度遵循著名的1/3橋堵原理和修正完善后的1/3?2/3架橋原理，結(jié)合GB/T18-1997煤炭粒度分級(jí)，選取篩眼寬度的取值范圍。
[0060]篩眼的相位角分布呈90°或60°。
[0061]篩眼長(zhǎng)度和篩眼面密度由篩眼的過(guò)流面積比決定，一般篩眼過(guò)流面積比為2%?
6% ο
[0062]3)對(duì)不同的篩眼分布方案進(jìn)行篩眼水力學(xué)計(jì)算模擬及參數(shù)評(píng)價(jià)；
[0063]步驟3)所述模擬方法是采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法對(duì)不同篩眼分布方案的篩管進(jìn)行壓力損失計(jì)算，并根據(jù)壓力損失越小越利于氣、水流動(dòng)的原理，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化。
[0064]4)對(duì)不同篩眼分布方案的篩管進(jìn)行強(qiáng)度分析與評(píng)價(jià)；
[0065]步驟4)所述分析方法為有限元分析方法，對(duì)不同篩眼分布方案的篩管進(jìn)行變形位移和應(yīng)力計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和評(píng)價(jià)。
[0066]5)綜合計(jì)算結(jié)果，優(yōu)選篩眼尺寸及分布方案；
[0067]步驟5)中所述優(yōu)選方法主要是比較篩眼幾何參數(shù)對(duì)篩管強(qiáng)度和篩眼壓力損失的影響大小，以選擇能保證篩管強(qiáng)度高、篩眼壓力損失小的篩眼組合方案。
[0068]二、PE篩管完井步驟；
[0069]在工程水平井井口安裝PE篩管注入裝置，將裝有PE篩管的滾筒放置在地面，在PE篩管前端安裝篩管引導(dǎo)和錨定裝置，然后將PE篩管連接到篩管注入裝置；開(kāi)動(dòng)PE篩管注入裝置，緩慢的將PE篩管注入到鉆桿中；隨著PE篩管的不斷注入，逐漸增大PE篩管注入裝置的注入力，來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)長(zhǎng)度篩管的注入；在預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的篩管注入完成后，將篩管在工程水平井井口割斷，移除PE篩管注入裝置，并將鉆桿連接上方鉆桿，開(kāi)鉆井液泵進(jìn)行鉆井液循環(huán)，將PE篩管注入至最后一根鉆桿末端，保證引導(dǎo)和錨定裝置離出鉆桿；然后逐漸起出鉆桿，通過(guò)引導(dǎo)和錨定裝置將PE篩管固定在煤層中；
[0070]PE篩管完井步驟；含有以下步驟；
[0071]如圖8所示，鉆一口生產(chǎn)直井和一口工程水平井。生產(chǎn)直井在煤層造洞穴；工程水平井一開(kāi)下工程水平井Φ244.5_表層套管1，二開(kāi)下工程水平井Φ177.8_技術(shù)套管2，三開(kāi)下工程水平井Φ 152.4mm水平裸眼段3。工程水平井與生產(chǎn)直井洞穴4間距離為800-1000m,兩井在洞穴處連通。
[0072]如圖9所示，在工程水平井中下放不帶鉆頭的光鉆桿5，即煤層氣工程水平井與生產(chǎn)直井連通并完鉆之后，起鉆卸下鉆頭，并重新下放不帶鉆頭的光鉆桿5到目的井深。
[0073]如圖3所示，在工程水平井口安裝PE篩管注入裝置8，在PE篩管注入裝置8前端安裝PE篩管引導(dǎo)和錨定裝置9，并將PE篩管引導(dǎo)和錨定裝置9通過(guò)PE篩管注入裝置8進(jìn)入鉆桿10中，使PE篩管7連接于注入裝置中。
[0074]如圖4所示，通過(guò):PE篩管注入裝置提供的注入力13，緩慢的將PE篩管7注入到鉆桿10中，然后隨著PE篩管7的不斷注入，逐漸增大PE篩管注入裝置提供的注入力13。
[0075]如圖5所示，在預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的PE篩管7注入完成后，將PE篩管7在工程水平井井口割斷，通過(guò)開(kāi)啟鉆井液泵進(jìn)行鉆井液循環(huán)，逐步將PE篩管引導(dǎo)和錨定裝置9沖出最后一根鉆桿10。
[0076]如圖6所示，將PE篩管引導(dǎo)和錨定裝置9沖出鉆桿10后，逐漸起出鉆桿，通過(guò)PE篩管引導(dǎo)和錨定裝置9將PE篩管7固定在煤層15中。
[0077]如圖7所示，將鉆桿10完全起出工程水平井眼后，PE篩管7 —端固定于煤層15中，一端支撐于水平井套管鞋處，實(shí)現(xiàn)煤層水平段的完井。
[0078]PE篩管完井步驟如下:
[0079]I)鉆一口工程水平井和一口生產(chǎn)直井步驟；
[0080]工程水平井井口與生產(chǎn)直井井口間距離800m?1000m，在生產(chǎn)直井煤層段造洞穴，工程水平井眼三開(kāi)裸眼段井徑為Φ 152.4mm,工程水平井與生產(chǎn)直井在洞穴處連通。
[0081]2)下放光鉆桿步驟；
[0082]煤層氣工程水平井與生產(chǎn)直井連通并完鉆之后，起鉆卸下鉆頭，并重新下放不帶鉆頭的光鉆桿到目的井深。
[0083]3)安裝PE篩管注入裝置步驟；
[0084]在工程水平井井口安裝PE篩管注入裝置，使注入裝置與鉆桿連接并進(jìn)行固定。將裝有PE篩管的滾筒放置在地面，在PE篩管前端安裝篩管引導(dǎo)和錨定裝置，并將引導(dǎo)和錨定裝置通過(guò)篩管注入裝置進(jìn)入鉆桿中，使PE篩管連接于注入裝置中。
[0085]4)注入PE篩管步驟；
[0086]開(kāi)動(dòng)PE篩管注入裝置，緩慢的將PE篩管注入到鉆桿中。隨著PE篩管的不斷注入，逐漸增大PE篩管注入裝置的注入力，將PE篩管注入至最后一根鉆桿末端，保證弓I導(dǎo)和錨定裝置離出鉆桿。
[0087]5)泵沖完井步驟；
[0088]在預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的篩管注入完成后，將篩管在工程水平井井口割斷，移除PE篩管注入裝置，并將鉆桿連接上鉆柱，開(kāi)鉆井液泵進(jìn)行鉆井液循環(huán)，逐步將PE篩管頂部引導(dǎo)和錨定裝置沖出最后一根鉆桿。然后逐漸起出鉆桿，通過(guò)引導(dǎo)和錨定裝置將PE篩管固定在煤層中。
[0089]一種煤層氣水平井PE篩管完井方法，由鉆一口工程水平井和一口生產(chǎn)直井、下放光鉆桿、安裝PE篩管注入裝置、注入PE篩管、泵沖完井等工序組成。
[0090]在工程水平井井口安裝PE篩管注入裝置，將裝有PE篩管的滾筒放置在地面，在PE篩管前端安裝篩管引導(dǎo)和錨定裝置，然后將PE篩管連接到篩管注入裝置。開(kāi)動(dòng)PE篩管注入裝置，緩慢的將PE篩管注入到鉆桿中。隨著PE篩管的不斷注入，逐漸增大PE篩管注入裝置的注入力，來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)長(zhǎng)度篩管的注入。
[0091]在預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的篩管注入完成后，將篩管在工程水平井井口割斷，移除PE篩管注入裝置，并將鉆桿連接上鉆柱，開(kāi)鉆井液泵進(jìn)行鉆井液循環(huán)，將PE篩管注入至最后一根鉆桿末端，保證引導(dǎo)和錨定裝置離出鉆桿。然后逐漸起出鉆桿，通過(guò)引導(dǎo)和錨定裝置將PE篩管固定在煤層中。
[0092]煤層氣水平井PE篩管完井裝置，放置地面上的纏有PE篩管7的滾筒6，放置于工程水平井口的PE篩管注入裝置8，PE篩管注入裝置8連接輸送PE篩管7，PE篩管7的一端連接PE篩管引導(dǎo)和錨定裝置9，PE篩管7及引導(dǎo)和錨定裝置9在鉆桿10在中移動(dòng)，鉆桿10安裝在工程水平井φ 177.8mm技術(shù)套管12中，工程水平井Φ 177.8mm技術(shù)套管12安裝在工程水平井Φ244.5mm表層套管11中。
[0093]如圖4所示，PE篩管注入裝置提供的注入力13，PE篩管7，PE篩管引導(dǎo)和錨定裝置9，鉆桿10，工程水平井Φ244.5mm表層套管11，水泥14 ;鉆桿10安裝在工程水平井Φ177.8mm技術(shù)套管12中。
[0094]如圖5所示，PE篩管7，PE篩管引導(dǎo)和錨定裝置9，鉆桿10，煤層15，工程水平井Φ177.8mm技術(shù)套管12，開(kāi)啟鉆井液泵時(shí)鉆井液提供的動(dòng)力16，水泥14。
[0095]如圖6所示，PE篩管7，PE篩管引導(dǎo)和錨定裝置9，鉆桿10，煤層15，生產(chǎn)直井洞穴4，鉆桿起出方向17。
[0096]如圖7所示，工程水平井Φ244.5mm表層套管I，工程水平井Φ177.8mm技術(shù)套管2，工程水平井Φ152.4mm水平裸眼段3，PE篩管，PE篩管引導(dǎo)和錨定裝置9，煤層15，生產(chǎn)直井洞穴4。
[0097]三、PE篩管泵送步驟，含有以下步驟；
[0098]I)在引導(dǎo)篩管下入的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的最前端安裝煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置；用于承受液流壓力帶動(dòng)篩管下行；
[0099]2)煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置前段為半球體引導(dǎo)頭，以避免在鉆桿接頭內(nèi)徑較小處或井眼彎曲部分遇阻；后段為圓柱體，通過(guò)螺紋與篩管引導(dǎo)機(jī)構(gòu)本體連接；
[0100]3)根據(jù)引導(dǎo)機(jī)構(gòu)所要下入的位置完全坍塌后堵塞流道的可能性，煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置中心部位預(yù)留或不預(yù)留一定尺寸的泄流孔；
[0101]承受開(kāi)泵循環(huán)時(shí)液流的沖擊力，從而在篩管一端形成拉力，解除屈曲鎖緊狀態(tài)并帶動(dòng)篩管下行；同時(shí)使篩管在下行過(guò)程中保持管體居中，從而減小與鉆桿內(nèi)壁之間的摩阻；
[0102]將光鉆具組合(不帶鉆頭)下入井下預(yù)定位置后卸扣，用卡瓦將鉆具上端固定在鉆井平臺(tái)上；
[0103]根據(jù)鉆具組合最小通徑，及設(shè)計(jì)的鉆井液排量和粘度，確定煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置尺寸；
[0104]將煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置同篩管的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)通過(guò)螺紋連接；將篩管注入裝置安裝在井口，將連接完畢的煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置、引導(dǎo)機(jī)構(gòu)及篩管通過(guò)注入裝置安放在鉆桿內(nèi)；開(kāi)啟注入裝置，下放篩管；
[0105]當(dāng)篩管在井內(nèi)遇阻嚴(yán)重時(shí)，或達(dá)到預(yù)定注入長(zhǎng)度時(shí)，割斷篩管，根據(jù)預(yù)先確定的鉆井液排量連接鉆桿后開(kāi)泵循環(huán)，觀察泵壓表變化；泵壓表的示數(shù)在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)時(shí)表明篩管下行正常；
[0106]當(dāng)泵壓表有0.3-0.5MPa的壓力突降時(shí)，表明煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置及引導(dǎo)機(jī)構(gòu)已沖出鉆桿；當(dāng)泵壓下降不明顯時(shí)，可在泵壓穩(wěn)定后5分鐘，根據(jù)下入深度調(diào)整，起鉆100米，再次開(kāi)泵循環(huán)，當(dāng)泵壓有大于等于2MPa的下降時(shí)，確認(rèn)煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置及引導(dǎo)機(jī)構(gòu)已順利沖出鉆桿；泵送作業(yè)完成；
[0107]煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置；本體的上端為承壓面18，承壓面18的中部有引導(dǎo)孔19，引導(dǎo)孔19中有螺紋連接部21 ;本體的下端為半球體引導(dǎo)頭20 ;泄流孔23連接引導(dǎo)孔19，泄流孔23的另一端為半球體引導(dǎo)頭20的中部，泄流孔23與引導(dǎo)孔19的連接部位為斜面22。
[0108]在泵送裝置所在層位煤層發(fā)生垮塌后，液(氣)流可由上部引導(dǎo)機(jī)構(gòu)流經(jīng)弓丨導(dǎo)孔19進(jìn)入泄流孔23，從泄流孔23流出。
[0109]根據(jù)井場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的鉆具情況，確定下入井中的鉆具組合。將光鉆具組合(不帶鉆頭)下入井下預(yù)定位置后卸扣，用卡瓦將鉆具上端固定在鉆井平臺(tái)上。
[0110]根據(jù)鉆具組合最小通徑，及設(shè)計(jì)的鉆井液排量和粘度，確定泵送裝置尺寸。
[0111]將泵送裝置同篩管的弓I導(dǎo)機(jī)構(gòu)通過(guò)螺紋連接。將篩管注入裝置安裝在井口，將連接完畢的泵送結(jié)構(gòu)、引導(dǎo)機(jī)構(gòu)及篩管通過(guò)注入裝置安放在鉆桿內(nèi)。開(kāi)啟注入裝置，下放篩管。
[0112]當(dāng)篩管在井內(nèi)遇阻嚴(yán)重時(shí)，或達(dá)到預(yù)定注入長(zhǎng)度時(shí)，割斷篩管，根據(jù)預(yù)先確定的鉆井液排量連接鉆桿后開(kāi)泵循環(huán)，觀察泵壓表變化。泵壓表的示數(shù)在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)時(shí)表明篩管下行正常。
[0113]當(dāng)泵壓表有0.3 — 0.5MPa的壓力突降時(shí)，表明泵送裝置及引導(dǎo)機(jī)構(gòu)已沖出鉆桿。當(dāng)泵壓下降不明顯時(shí)，可在泵壓穩(wěn)定后5分鐘(根據(jù)下入深度調(diào)整)，起鉆100米，再次開(kāi)泵循環(huán)，當(dāng)泵壓有大于等于2MPa的下降時(shí)，可確認(rèn)泵送裝置及引導(dǎo)機(jī)構(gòu)已順利沖出鉆桿。泵送作業(yè)完成。
[0114]篩管泵送裝置的使用方法，包括尺寸選型、連接次序、入井方法、配套泵送方法。
[0115]四、PE篩管錨定步驟，含有以下步驟；
[0116]I)下篩管作業(yè)時(shí)，引導(dǎo)裝置進(jìn)入鉆桿前取下滑套，使刀翼自由張開(kāi)與鉆桿內(nèi)壁接觸；
[0117]2)在鉆桿內(nèi)下行時(shí)，受鉆桿內(nèi)壁限制，刀翼不完全張開(kāi)；扭簧彈力使得刀翼與鉆桿內(nèi)壁之間存在接觸力；對(duì)稱刀翼處接觸力相等，使得引導(dǎo)裝置保持居中，從而確保了篩管前進(jìn)方向沿鉆桿中心線；
[0118]3)引導(dǎo)裝置到達(dá)預(yù)定位置沖出鉆桿開(kāi)口后，井眼直徑大于鉆桿內(nèi)直徑，在扭簧作用力下刀翼迅速進(jìn)一步彈開(kāi)，尖角插入煤層當(dāng)中；上提鉆桿時(shí)提供向后拉力，使得刀翼進(jìn)一步張開(kāi)插入煤層中；
[0119]4)可根據(jù)需要在引導(dǎo)裝置中布置一組至多組錨定裝置，相鄰錨定裝置間相位角為90。。
[0120]煤層氣水平井PE篩管完井用錨定裝置，由一對(duì)稱支撐刀翼、一個(gè)扭簧及滑套組成；扭簧連接在支撐刀翼上的連接孔24上，兩刀翼對(duì)稱分布，完全展開(kāi)時(shí)呈180ο角；在刀翼收起時(shí)受到扭簧提供的扭力；支撐刀翼為鋼材質(zhì)，在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上采用薄板設(shè)計(jì)以便于插入煤層，刀翼厚度2mm，刀翼外側(cè)有45度向內(nèi)的尖角25。
[0121]煤層氣水平井PE篩管完井用錨定裝置集成在篩管引導(dǎo)裝置管體上；在備用時(shí)，將刀翼收起，將滑套箍在刀翼外側(cè)。
[0122]如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒(méi)有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，其特征是采用以下步驟實(shí)現(xiàn): 一、PE篩管制作步驟； 步驟I)、在耐壓力、安全系數(shù)、環(huán)剛度、抗應(yīng)力開(kāi)裂能力方面對(duì)PE篩管的基管材質(zhì)進(jìn)行選擇，并根據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用確定基管的尺寸； 所述基管的尺寸主要指基管的外徑和壁厚大??； 步驟2)、明確PE篩管的篩眼幾何參數(shù)，構(gòu)建不同幾何參數(shù)組合下的篩眼分布方案； 步驟3)、對(duì)不同的篩眼分布方案進(jìn)行篩眼水力學(xué)計(jì)算模擬及參數(shù)評(píng)價(jià)； 步驟4)、對(duì)不同篩眼分布方案的篩管進(jìn)行強(qiáng)度分析與評(píng)價(jià)； 步驟5)、綜合計(jì)算結(jié)果，優(yōu)選篩眼尺寸及分布方案； 所述基管的尺寸主要指基管的外徑和壁厚大?。? 所述篩眼幾何參數(shù)包括篩眼的形狀、篩眼的寬度、篩眼的相位角分布、篩眼的長(zhǎng)度和篩眼面密度； 所述的篩眼形狀為圓孔形或長(zhǎng)條形，篩眼剖面呈梯形，梯形大的底邊應(yīng)為篩管內(nèi)表面，小的底邊應(yīng)為篩管外表面；篩眼寬度遵循著名的1/3橋堵原理和修正完善后的1/3?2/3架橋原理，結(jié)合GB/T18-1997煤炭粒度分級(jí)，選取篩眼寬度的取值范圍；篩眼的相位角分布呈90°或60° ;篩眼長(zhǎng)度和篩眼面密度由篩眼的過(guò)流面積比決定，一般篩眼過(guò)流面積比為.2% ?6% ； 二、PE篩管完井步驟； 在工程水平井井口安裝PE篩管注入裝置，將裝有PE篩管的滾筒放置在地面，在PE篩管前端安裝篩管引導(dǎo)和錨定裝置，然后將PE篩管連接到篩管注入裝置；開(kāi)動(dòng)PE篩管注入裝置，緩慢的將PE篩管注入到鉆桿中；隨著PE篩管的不斷注入，逐漸增大PE篩管注入裝置的注入力，來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)長(zhǎng)度篩管的注入；在預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的篩管注入完成后，將篩管在工程水平井井口割斷，移除PE篩管注入裝置，并將鉆桿連接上方鉆桿，開(kāi)鉆井液泵進(jìn)行鉆井液循環(huán)，將PE篩管注入至最后一根鉆桿末端，保證引導(dǎo)和錨定裝置離出鉆桿；然后逐漸起出鉆桿，通過(guò)引導(dǎo)和錨定裝置將PE篩管固定在煤層中； 三、PE篩管泵送步驟: 步驟I)、在引導(dǎo)篩管下入的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的最前端安裝煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置；用于承受液流壓力帶動(dòng)篩管下行； 步驟2)、煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置前段為半球體引導(dǎo)頭，以避免在鉆桿接頭內(nèi)徑較小處或井眼彎曲部分遇阻；后段為圓柱體，通過(guò)螺紋與篩管引導(dǎo)機(jī)構(gòu)本體連接；步驟3)、根據(jù)引導(dǎo)機(jī)構(gòu)所要下入的位置完全坍塌后堵塞流道的可能性，煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置中心部位預(yù)留或不預(yù)留一定尺寸的泄流孔； 承受開(kāi)泵循環(huán)時(shí)液流的沖擊力，從而在篩管一端形成拉力，解除屈曲鎖緊狀態(tài)并帶動(dòng)篩管下行；同時(shí)使篩管在下行過(guò)程中保持管體居中，從而減小與鉆桿內(nèi)壁之間的摩阻；將光鉆具組合(不帶鉆頭)下入井下預(yù)定位置后卸扣，用卡瓦將鉆具上端固定在鉆井平臺(tái)上； 根據(jù)鉆具組合最小通徑，及設(shè)計(jì)的鉆井液排量和粘度，確定煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置尺寸； 將煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置同篩管的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)通過(guò)螺紋連接；將篩管注入裝置安裝在井口，將連接完畢的煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置、引導(dǎo)機(jī)構(gòu)及篩管通過(guò)注入裝置安放在鉆桿內(nèi)；開(kāi)啟注入裝置，下放篩管； 當(dāng)篩管在井內(nèi)遇阻嚴(yán)重時(shí)，或達(dá)到預(yù)定注入長(zhǎng)度時(shí)，割斷篩管，根據(jù)預(yù)先確定的鉆井液排量連接鉆桿后開(kāi)泵循環(huán)，觀察泵壓表變化；泵壓表的示數(shù)在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)時(shí)表明篩管下行正常； 當(dāng)泵壓表有0.3-0.5MPa的壓力突降時(shí)，表明煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置及引導(dǎo)機(jī)構(gòu)已沖出鉆桿；當(dāng)泵壓下降不明顯時(shí)，可在泵壓穩(wěn)定后5分鐘，根據(jù)下入深度調(diào)整，起鉆100米，再次開(kāi)泵循環(huán)，當(dāng)泵壓有大于等于2MPa的下降時(shí)，確認(rèn)煤層氣水平井PE篩管完井用泵送裝置及引導(dǎo)機(jī)構(gòu)已順利沖出鉆桿；泵送作業(yè)完成； 四、PE篩管錨定步驟； 步驟I)、下篩管作業(yè)時(shí)，引導(dǎo)裝置進(jìn)入鉆桿前取下滑套，使刀翼自由張開(kāi)與鉆桿內(nèi)壁接觸； 步驟2)、在鉆桿內(nèi)下行時(shí)，受鉆桿內(nèi)壁限制，刀翼不完全張開(kāi)；扭簧彈力使得刀翼與鉆桿內(nèi)壁之間存在接觸力；對(duì)稱刀翼處接觸力相等，使得引導(dǎo)裝置保持居中，從而確保了篩管前進(jìn)方向沿鉆桿中心線； 步驟3)、引導(dǎo)裝置到達(dá)預(yù)定位置沖出鉆桿開(kāi)口后，井眼直徑大于鉆桿內(nèi)直徑，在扭簧作用力下刀翼迅速進(jìn)一步彈開(kāi)，尖角插入煤層當(dāng)中；上提鉆桿時(shí)提供向后拉力，使得刀翼進(jìn)一步張開(kāi)插入煤層中； 步驟4)、可根據(jù)需要在引導(dǎo)裝置中布置一組至多組錨定裝置，相鄰錨定裝置間相位角為 90。。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，其特征是采用模擬方法是采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法對(duì)不同篩眼分布方案的篩管進(jìn)行壓力損失計(jì)算，并根據(jù)壓力損失越小越利于氣、水流動(dòng)的原理，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，其特征是采用分析方法為有限元分析方法，對(duì)不同篩眼分布方案的篩管進(jìn)行變形位移和應(yīng)力計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和評(píng)價(jià)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，其特征是采用優(yōu)選方法主要是比較篩眼幾何參數(shù)對(duì)篩管強(qiáng)度和篩眼壓力損失的影響大小，以選擇能保證篩管強(qiáng)度高、篩眼壓力損失小的篩眼組合方案。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種煤層氣水平井PE篩管完井應(yīng)用工藝方法，其特征是PE篩管完井步驟包括含有步驟如下: (1)鉆一口工程水平井和一 口生產(chǎn)直井步驟；. 1)工程水平井井口與生產(chǎn)直井井口間隔一定距離； .2)在生產(chǎn)直井煤層段造洞穴，工程水平井與生產(chǎn)直井在洞穴處連通；. .3)兩井連通之后，繼續(xù)鉆進(jìn)至完鉆井深； .(2)下放光鉆桿步驟； I)煤層氣工程水平井與生產(chǎn)直井連通并完鉆之后，起鉆卸下鉆頭，并重新下放不帶鉆頭的光鉆桿到目的井深； (3)安裝PE篩管注入裝置步驟； .1)在工程水平井井口安裝PE篩管注入裝置，使注入裝置與鉆桿連接并進(jìn)行固定； . 2)將裝有PE篩管的滾筒放置在地面，在PE篩管前端安裝篩管引導(dǎo)和錨定裝置，并將引導(dǎo)和錨定裝置通過(guò)篩管注入裝置進(jìn)入鉆桿中，使PE篩管連接于注入裝置中； (4)注入PE篩管步驟； . 1)開(kāi)動(dòng)PE篩管注入裝置，緩慢的將PE篩管注入到鉆桿中； . 2 )隨著PE篩管的不斷注入，逐漸增大PE篩管注入裝置的注入力，來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)長(zhǎng)度篩管的注入； (5)泵沖完井步驟；. 1)在預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的篩管注入完成后，將篩管在工程水平井井口割斷，移除PE篩管注入裝置，并將鉆桿連接上方鉆桿，開(kāi)鉆井液泵進(jìn)行鉆井液循環(huán)，將PE篩管頂部引導(dǎo)和錨定裝置沖出最后一根鉆桿； .2)起出鉆桿，PE篩管由引導(dǎo)和錨定裝置固定在煤層中。
【文檔編號(hào)】E21B43/08GK104343424SQ201310333163
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】申瑞臣, 付利, 喬磊, 田中蘭, 時(shí)文, 王開(kāi)龍, 王子健, 林盛杰, 何愛(ài)國(guó), 張喜偉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院