煤层气井爆破式洞穴完井工艺方法

摘要

本发明涉及一种用于煤层气勘探开发的煤层气井爆破式洞穴完井工艺方法，该工艺方法包括洞穴爆破成形、洞穴形态检测、捞屑三大部分，其实施步骤包括：资料准备、材料准备、制定施工风险消减措施、施工准备、爆破造穴施工、捞屑、在井筒保持畅通的情况下进行后续爆破造穴施工，爆破造穴、测试、捞屑等施工反复进行多次，直至达到设计要求为止。此种完井工艺方法造穴规模可控，速度快，并具有显著的造缝功能，利用此种工艺方法造穴施工周期短，成本大大降低，有利于提高单井产量和采收率，确保煤层气开采整体效果。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于煤层气勘探开发的完井技术。

背景技术：

随着国内外石油、天然气产量和储采比增长的严重失调，石油能源危机日趋加剧。近年来，作为油气替代资源之一的煤层气的勘探开发工作不断加强。煤层气井通常采用裸眼洞穴技术完井，亦即在裸眼完井后，人为地在裸眼段煤层部位，通过工具扩眼方式或者负压方式，形成一个稳定的煤层大洞穴，同时消除可能已发生的煤层地层损害和在井眼周围形成很大面积含有大量张性裂缝的卸载区，提高井眼周围割理裂缝的渗透性，增大地层的导流能力，使井眼与地层之间实现天然裂隙有效连通而达到增产的目的。目前，根据与天然裂缝连通采用的方法不同，国内外煤层气井裸眼洞穴完井方式主要分为三种类型：第一种类型是动态注入/排放。动态注入/排放过程能够充分清洗储层，产生新的裂缝，并扩大已有的裂缝，提高储层与井筒的连通性。根据国内经验，一次典型完整的动态注入/排放操作过程一般需要10~15天，实施20~30次注入作业。第二种类型是动态排放。关地面阀，使地面压力增加到预定值(通常为5~7MPa，低于储层压力)。关闭的时间长短取决于储层压力及渗透率，达到所需压力时，迅速开启阀门放喷，采出气、水、煤及岩屑。由于没有注入阶段，所以动态排放过程对储层的清洗不充分。一次普通的动态排放操作过程一般需要12天左右，实施6个多作业循环。第三种类型是动态水静力负压循环。用压缩空气或混气水做循环介质清洗煤层，使井底压力低于储层压力，煤层受负压产生剪切裂缝。在煤层井段往复循环的过程中，掉落在井筒中的煤屑被循环至地面。确认负压循环法洞穴作业完成后，进行泡沫洗井，从造穴到该项结束，整个过程一般历时10天左右。

综上所述，现有的三种煤层气裸眼洞穴完井方式存在着造穴作业周期长、费用高、对煤层侵害污染大以及地面高压部分存在不安全因素等缺点。

发明内容：

本发明目的在于提供一种可以减少侵入污染、保护煤层并可大大缩短造穴周期的煤层气井爆破式洞穴完井工艺方法。

本发明的目的是这样实现的。此种完井工艺方法包括洞穴爆破成形、洞穴形态检测、捞屑三大部分，各部分的工艺方法技术要点如下：

1、洞穴爆破成形：包括炸药选择、药柱用量确定、药柱成型、药柱连接、传输方式、药柱定位、校深和起爆。

①炸药选择，根据爆破造穴理论和煤区煤层气井具体地质特点，选择液体或固体炸药；

②药柱用量确定，根据井径和煤层厚度设计，药卷直径和药柱长度，计算出第一次爆破装药量，第二次扩孔装药量一般为第一次的两倍，依此类推，直至达到要求的洞穴为止；

③药柱成型，装药结构采用密实结构，避免间断或不耦合装药，以有利于增大压缩直径；药卷采用压制成型柱，以有利于运输、下井、安装等作业，而且可以提高炸药的装填密度；药柱压装时，中间为Φ20mm孔，穿在特制拉杆上；

④药柱连接方式，采用薄壁(δ＝1mm)塑料管或是橡胶皮对导爆索和炸药柱进行整体包覆，起到防水、防摩擦、药柱定位的作用，中间的铁棒(直径φ3mm～φ12mm)起到承载重量、与定位器连接及构成导线回路作用；选用外径φ40mm的定位器，上方接0.45m硬电极，再上方接电缆头，下部与中心铁棒螺纹连接，旁边引出一条点火/传感线，该线分成两个线头，一条通过一个电容与雷管连接，另一条与中心导线连接，一直连接到炸药柱底部安装的遇阻传感器；从仪器的安全角度考虑，一般取零长LO＝5m较合适。地面完成防喷管、0.45m电极系、定位器、传感器点火下接头延长电缆的连接；

⑤药柱传输方式，可采用电缆传输或油管传输，通常大多采用电缆传输。油管输送药柱时，可考虑在起爆器上端一根油管处加封隔器，调整后先座封，再投棒起爆，这样可减小爆炸威力对井口方向的破坏。起管柱时，选用的封隔器应有良好的解封性能；

⑥炸药定位方法，炸药和定位器采用硬连接，通过测磁定位器曲线可准确知道炸药的深度位置，并用0.45电极梯度曲线与其校深；

⑦起爆方式，起爆系统采用磁电雷管或投棒引爆药柱。

2、洞穴形态检测：采用声幅测井等检测洞穴形态。

3、捞屑：捞屑方法有电缆捞屑、动态泡沫液循环、清洗煤屑、钻杆或油管下加捞屑筒捞屑和部分捞屑，部分下推残留井底等多种，通常采用钻具划眼循环除屑和捞筒机械捞屑、清理井底煤屑。

此种完井工艺方法的实施步骤如下：

1、资料准备：收集录取各种必要的测井资料，详细了解施工井的各方面情况，根据爆破造穴通知单设计装药爆破校深方式，完成爆破造穴设计；

2、材料准备：包括①药柱形状设计和加工；②炸药附着棒的加工；③井口专用防喷管的加工；④炸药及井下仪器连接材料的加工；⑤准备一定数量和安全级别的防水电磁雷管、防水导爆索；

3、制定施工风险消减措施，包括井筒与井场瓦斯防爆、施工过程防喷、施工程序规范化等，保证施工全过程安全环保；

4、施工准备：①按要求安装天滑轮、地滑轮、定位器和电缆；②关闭井场所有电源；③地面配接定位器和药柱，准确测量点火零长；④井口深度对零；

5、爆破造穴施工：①按常规射孔施工要求完成测量、定位、校深；②将药柱中心对准煤层预定爆破深度位置，电磁雷管点火，实施爆破；

6、捞屑：每次煤层爆破后均须捞屑，根据实际情况决定采用何种捞屑方式，首选方式为钻具划眼循环除屑和捞筒机械捞屑；

7、在井筒保持畅通的情况下，进行后续爆破造穴施工；

8、爆破造穴、测试、捞屑等施工反复进行多次，直至达到设计要求为止。

本发明提供的煤层气井爆破式洞穴完井工艺方法造穴规模可控，速度快，并具有显著的造缝功能，利用此种工艺方法造穴施工周期短，成本大大降低，有利于提高单井产量和采收率，确保煤层气开采整体效果。

附图说明：

图1为本发明爆破式洞穴完井工艺原理示意图。图2为炸药成型和连接方式示意图。

具体实施方式：

本发明由以下实施例给出，下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明完井施工过程中，采用测井绞车1、大钩2将电缆6通过井口防喷管3、采油树4和防喷器5下入井内；井下电缆6连接有0.45电极系7和定位器8，下端连接有爆破药柱9和遇阻传感器10。图1中，标号“11”为煤层气井水泥环，“12”为短套管，“13”为套管鞋，“14”为裸眼筒，“15”为煤层，“16”为井底。图2为图1井下部分放大图，显示电缆6、0.45电极系7、定位器8、爆破药柱9和遇阻传感器10的形状和连接方式，并给出点火零长Lo测量点的位置。