一种煤层气L型水平井的储层改造方法

摘要

本发明公开了一种煤层气L型水平井的储层改造方法，属于煤层气开发技术领域。所述方法包括通过喷砂管柱对待施工煤层气储层的水平段的多个喷射点依次进行水力喷射造穴作业，其中所述喷砂管柱包括由上至下依次连接的油管、喷枪以及球座，油管与井口下法兰的悬挂器连接；水力喷射造穴作业包括：a、将所述喷枪移动至所述喷射点的位置；b、打开套管闸门，将第一清水注入所述油管内；c、将携砂液注入所述油管内；将第二清水注入油管内进行正循环冲砂；d、关闭套管闸门，将第三清水注入述油管内；打开套管闸门，将第四清水注入油管内进行正循环冲砂。本发明提供的煤层气L型水平井的储层改造方法能有效改善煤层气储层的渗透性，并提高煤层气的产量。

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气开发技术领域，特别涉及一种煤层气L型水平井的储层改造方法。

背景技术

近年来，随着对煤层气需求量的增加，一般对煤层气水平井的储层进行改造，以增加煤层气水平井的产量。煤层气水平井按井型分为羽状多分支水平井与L型水平井。之前的水平井井型主要是羽状多分支水平井，完井方式为裸眼完井，这就造成水平段的井壁稳定性差，煤层容易坍塌，无法进行有针对性的储层改造；而煤层气L型水平井是一种适用于煤层气开发的新井型，它由直井以及由一段直井侧钻出一定长度的水平段组成，具有钻井周期短、工艺简单、钻井费用低的特点，其完井方式为水平段下筛管完井。目前，煤层气L型水平井完井后直接下射流泵或无杆排采系统进行排采，无针对性的储层改造措施。故，如何对煤层气L型水平井的储层进行改造，成为本领域技术人员所关注的问题。

专利文献CN 104153753 A提供了一种基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱及压裂方法，采用常规油管传输，封隔器封隔已施工层，通过水力喷砂进行水力喷砂射孔，配合地面环形防喷器组合压裂树带压拖动管柱实现油、气井水平井连续分段体积压裂施工。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

专利文献CN 104153753 A中的压裂方法适用于油气井井内压力较高的情况，而煤层气具有低压的特点，完钻后甲烷并不能马上解吸到煤层气井筒内，此时煤层气井筒内只有水柱压力和极少部分游离气压力；专利文献CN104153753 A中的管柱结构复杂，适用于井壁稳定性好的储层，而煤层气井由于煤岩的特性，井壁稳定性差、煤层易坍塌，若管柱被埋易使井筒更加复杂化和产生较大的经济损失，在煤层气水平井中适用性差；另外专利文献CN 104153753A运用压裂的方式改造，改造范围有限，煤层应力得不到有效释放。

发明内容

为了解决现有技术不能对煤层气L型水平井的储层进行有效改造的问题，本发明实施例提供了一种煤层气L型水平井的储层改造方法。所述技术方案如下：

一种煤层气L型水平井的储层改造方法，所述方法包括通过喷砂管柱对待施工煤层气储层的水平段的多个喷射点依次进行水力喷射造穴作业，其中所述喷砂管柱包括由上至下依次连接的油管、喷枪以及球座，所述油管与井口下法兰的悬挂器连接；

所述水力喷射造穴作业包括以下步骤：

a、将所述喷枪移动至所述喷射点的位置；

b、打开套管闸门，将第一清水注入所述油管内；

c、将携砂液注入所述油管内；将第二清水注入所述油管内进行正循环冲砂；

d、关闭所述套管闸门，将第三清水注入所述油管内；打开所述套管闸门，将第四清水注入所述油管内进行正循环冲砂；

其中，所述第一清水的注入量与流量最小，而所述第四清水的注入量最大。

具体地，步骤b中的第一清水的参数设置为：所述第一清水的注入量为5～10m³、流量为1m³/min。

具体地，步骤b中的第一清水的参数设置为：所述第一清水的注入量为5m³、流量为1m³/min。

具体地，步骤c中的携砂液的参数设置为：所述携砂液的注入量为10～20m³、流量为1.8～3m³/min，且砂比小于10％；

且，第二清水的参数设置为：所述第二清水的注入量为20～30m³、流量为1.8～3m³/min。

具体地，步骤c中的携砂液的参数设置为：所述携砂液的注入量为15m³、流量为2.5³/min，且砂比为7％；

且，第二清水的参数设置为：所述第二清水的注入量为30m³、流量为2.5m³/min。

具体地，步骤d中的第三清水的参数设置为：所述第三清水的注入量为20～30m³、流量为1.8～3m³/min；

且，第四清水的参数设置为：所述第四清水的注入量为50～60m³、流量为1.8～3m³/min。

具体地，步骤d中的第三清水的参数设置为：所述第三清水的注入量为20m³、流量为2.5m³/min；

且，第四清水的参数设置为：所述第四清水的注入量为50m³、流量为2.5m³/min。

具体地，当对每个所述喷射点进行所述水力喷射造穴作业时，根据所述喷枪的喷射压力变化情况，判断所述喷枪是否满足施工要求，其判断方法具体为：

当对所述喷射点进行所述水力喷射造穴作业时，向所述油管内注入的所述第一清水、或所述携砂液、或所述第二清水、或所述第三清水、或所述第四清水的流量在保持不变的情况下，若所述喷枪的喷射压力降幅小于25％时，继续对下一个所述喷射点进行所述水力喷射造穴作业；

若所述喷枪的喷射压力降幅大于或等于25％时，完成本次喷射造穴作业后，起出所述喷砂管柱并更换所述喷枪，然后将所述喷枪下放至下一个所述喷射点的位置进行水力喷射造穴作业。

具体地，当每个所述喷射点完成所述水力喷射造穴作业后，上提所述喷砂管柱时，如果出现所述喷砂管柱遇卡的情况，向所述油管内注入第五清水进行正循环解卡，并同时上提或下放所述喷砂管柱，直至所述喷砂管柱解卡成功。

具体地，在所述待施工煤层气储层的水平段选取喷射点的方法具体为：在所述待施工煤层气储层的水平段每隔100m设置一个经验点，然后沿着水平方向，在每个所述经验点两侧10m的范围内选取全烃值最大的点作为所述喷射点。

具体地，步骤a中所使用的喷枪长度为1m，且所述喷枪上设置两组喷嘴；每组所述喷嘴的个数为3，并沿周向均匀布置在所述喷枪上。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过喷砂管柱对待施工煤层气储层的水平段的多个喷射点依次进行水力喷射造穴作业，增大了煤层气储层的裸露面积，使煤层气储层的应力得到释放，从而改善煤层气储层的渗透性，提高煤层气的产量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。

图1是本发明实施例提供的喷砂管柱的结构示意图。

以下对附图中的标号说明如下：

1油管；

2喷枪；

3球座；

4压裂井口下部；

5压裂井口上部；

6套管环空；

7洞穴；

8筛管悬挂器；

9筛管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种煤层气L型水平井的储层改造方法，该方法包括通过喷砂管柱对待施工煤层气储层的水平段的多个喷射点依次进行水力喷射造穴作业，其中所述喷砂管柱包括由上至下依次连接的油管1、喷枪2以及球座3，油管1与井口下法兰的悬挂器连接(如图1所示)；

该水力喷射造穴作业包括：

a、将喷枪2移动至喷射点的位置；

b、打开套管闸门，将第一清水注入油管1内；

c、将携砂液注入油管1内；将第二清水注入油管1内进行正循环冲砂；

d、关闭套管闸门，将第三清水注入油管1内；打开套管闸门，将第四清水注入油管1内进行正循环冲砂；

其中，第一清水的注入量与流量最小，而第四清水的注入量最大。

需要说明的是，本领域的技术人员可以理解的是上述中的井口为压裂井口，其中压裂井口由压裂井口下部4与压裂井口下部5组成，且压裂井口下部4上具有套管闸门。

以下对水力喷射造穴作业的各个步骤进行说明。

步骤a是将喷枪2移动至喷射点的位置，具体为：当对上一个喷射点完成水力喷射造穴作业后，待井口压力降为0MPa后，拆卸井口，上提喷枪2至下一个喷射点位置进行水力喷射造穴作业。

其中，待施工煤层气储层的水平段的喷射点的个数与位置的选取直接影响煤层气的产量，故本发明实施例一方面为了增加煤层气的产量，另一方面为了避免煤层气储层的坍塌，在喷射点个数方面，主要依据待施工煤层气储层的水平段长度确定，具体为：喷射点的个数＝待施工煤层气储层的水平段长度/100；而在喷射点位置选取这方面，其方法具体为：在待施工煤层气储层的水平段每隔100m设置一个经验点，然后沿着水平方向，在每个经验点两侧10m的范围内选取全烃值最大的点作为喷射点。需要说明的是，每个喷射点的位置都应避开筛管接箍，因为筛管接箍不具有方形孔，注入油管1内的清水或携砂液不易打穿筛管接箍，这就会增加水力喷射造穴作业的难度。

步骤b是先打开套管闸门，然后将第一清水注入油管1内。此步骤也称为基液替井筒阶段，即向井筒内注满清水，主要是为了测量清水在煤层气储层的滤失量，能否建立正常的水循环将井筒内的煤粉或煤屑排出至地面，若清水的滤失量较高的话，将会导致砂堵。进一步地，由于此步骤主要是为了测量清水在煤层气储层的滤失量，故向油管1内注入低流量、小注入量的清水即可，即第一清水的注入量与流量较其他注入液(携砂液、第二清水、第三清水与第四清水)最小，例如本实施例根据现场施工经验，将第一清水的参数设置为：第一清水的注入量为5～10m³(例如5m³、6m³、7m³、8m³、9m³、10m³等)、流量为1m³/min。

步骤c为喷砂射孔阶段，具体为：先将携砂液注入油管1内，通过喷枪2向喷射点喷砂射孔，进而在煤层气储层形成孔洞，然后将第二清水注入油管1内在进行正循环(第二清水从油管1注入，然后从套管环空6排出)冲砂，将井筒内的煤粉或煤屑排出至地面，防止砂堵。

其中，为了使待施工煤层气储层的喷射点能形成一定宽度与深度的孔洞，以及为了避免煤层气储层的坍塌，本实施例中的携砂液的参数根据生产经验，可设置为：携砂液的注入量为10～20m³(例如10m³、11m³、12m³、13m³、14m³、15m³、16m³、17m³、18m³、19m³、20m³等)、流量为1.8～3m³/min(例如1.8m³/min、1.9m³/min、2.0m³/min、2.1m³/min、2.2m³/min、2.3m³/min、2.4m³/min、2.5m³/min、2.6m³/min、2.7m³/min、2.8m³/min、2.9m³/min、3m³/min等)，另外，为了保证煤层气储层具有良好的渗透性，携砂液的砂比小于10％(例如5％、6％、7％、8％、9％等)；同样地，为了能有效地将井筒内的煤粉或煤屑排出至地面，第二清水的参数可设置为：第二清水的注入量为20～30m³(例如20m³、21m³、22m³、23m³、24m³、25m³、26m³、27m³、28m³、29m³、30m³等)、流量为1.8～3m³/min(例如1.8m³/min、1.9m³/min、2.0m³/min、2.1m³/min、2.2m³/min、2.3m³/min、2.4m³/min、2.5m³/min、2.6m³/min、2.7m³/min、2.8m³/min、2.9m³/min、3.0m³/min等)。

步骤d为喷射造穴阶段，该阶段通过高压高速射流将上述步骤中形成的煤层气储层的孔洞进行切割、破碎，形成洞穴7(参见图1)，然后再通过正循环冲砂将井筒内的煤粉或煤屑排出至地面，具体为：关闭套管闸门，向油管1内注入第三清水，即将第三清水高压挤入到油管1，使第三清水以较高的压力与较高的速度穿过筛管9的方形孔对上述步骤中形成的煤层气储层的孔洞进行挤压，以延展煤层气储层上的裂缝(即上述步骤中形成的煤层气储层的孔洞)的宽度与长度；然后打开套管闸门，将第四清水注入油管1内进行正循环冲砂，将井筒内的煤粉或煤屑排出地面，避免堵砂。

其中，本实施例根据生产经验，将第三清水的参数设置为：第三清水的注入量为20～30m³(例如20m³、21m³、22m³、23m³、24m³、25m³、26m³、27m³、28m³、29m³、30m³等)，第三清水的流量为1.8～3m³/min(例如1.8m³/min、1.9m³/min、2.0m³/min、2.1m³/min、2.2m³/min、2.3m³/min、2.4m³/min、2.5m³/min、2.6m³/min、2.7m³/min、2.8m³/min、2.9m³/min、3.0m³/min等)；而第四清水的注入量较其他注入液(第一清水、携砂液、第二清水与第三清水)的注入量最大，以避免堵砂，将第四清水的参数具体设置为：第四清水的注入量为50～60m³(例如50m³、51m³、52m³、53m³、54m³、55m³、56m³、57m³、58m³、59m³、60m³等)，第四清水的流量为1.8～3m³/min(例如1.8m³/min、1.9m³/min、2.0m³/min、2.1m³/min、2.2m³/min、2.3m³/min、2.4m³/min、2.5m³/min、2.6m³/min、2.7m³/min、2.8m³/min、2.9m³/min、3.0m³/min等)。

当完成待施工煤层气储层的水平段中的一个喷射点的水力喷射造穴作业后，需将喷枪2移动至下一个喷射点，当上提所述喷砂管柱时，如果出现喷砂管柱遇卡的情况，可向油管1内注入第五清水进行正循环解卡(即第五清水从油管1注入，然后从套管环空6排出，将位于井筒内的煤粉、煤屑排出至地面，解决砂堵的问题)，并同时上提或下放喷砂管柱，直至喷砂管柱解卡成功。

需要说明的是，当对每个喷射点进行上述水力喷射造穴作业时，根据喷枪2的喷射压力变化情况，判断喷枪2是否满足施工要求。因为从喷枪2喷出的高压高速流体会对喷嘴进行磨损，一旦喷枪2的喷嘴直径增大到一定程度，不仅会对筛管9的方形孔造成一定程度的磨损，而且由于喷嘴直径变大会减少喷枪2喷向喷射点的压力，此时就应提高清水与携砂液的注入量与流量，以满足对喷射点进行喷砂造穴的需求，这种做法不仅增加了作业成本，而且也易砂堵。判断喷枪2是否满足施工要求的方法具体为：向油管1内注入的第一清水、或携砂液、或第二清水、或第三清水、或第四清水的流量在保持不变的情况下，喷枪2的喷射压力降幅小于25％时，继续对下一个喷射点进行水力喷射造穴作业；若喷枪2的喷射压力降幅大于或等于25％时，完成本次喷射造穴作业后，起出喷砂管柱并更换喷枪2，然后将喷枪2下放至下一个喷射点的位置进行水力喷射造穴作业。

上述进行水力喷射造穴作业所采用的喷砂管柱由油管1、喷枪2以及球座3组成。其中，油管1为加厚倒角油管，便于与油管接箍进行连接；喷枪2安装有喷嘴，以对待施工煤层气储层的水平段的喷射点喷砂造穴；在喷砂管柱的下端部安装球座3的目的为，当下喷砂管柱时，若遇到砂堵的情况，这时可打开球座3，向套管环空6注入清水进行反循环冲砂。

需要说明的是，喷枪2的长度越小越能确保待施工煤层气储层的施工安全，故为了保证待施工煤层气储层的施工安全性，又不影响对喷射点进行水力喷射造穴作业，本实施例中的喷枪2长度为1m，且喷枪2上设置两组喷嘴；每组喷嘴的个数为3，并沿周向均匀布置在喷枪2上。进一步地，根据现场操作经验，喷嘴的直径可以设置为6mm，即满足了水力喷砂造穴作业所需要高压高速液体的要求，又避免了液体流量的损失。

本发明实施例通过喷砂管柱对待施工煤层气储层的水平段的多个喷射点依次进行水力喷射造穴作业，增大了煤层气储层的裸露面积，使煤层气储层的应力得到释放，从而改善煤层气储层的渗透性，提高煤层气的产量。

以下以X煤层气L型水平为例对待施工煤层气储层的水平段的喷射点的水力喷射造穴作业过程进行说明。

X煤层气L型水平井于2015年4月20日完钻，其井身结构如图1所示，完钻井深1928米，实际垂直井深1148.21米，造斜点离井口850米，着陆点离井口1304米，水平进尺624米，筛管悬挂器8下入深度1239-1241.38米，水平段下入直径为177.8mm筛管9，下入深度为1915.39米。

a、将喷枪2移动至喷射点的位置；

在待施工煤层气储层的水平段设置7个喷射点(624/100＝6.24，取7)，具体选取方法为：先在待施工煤层气储层的水平段每隔100m设置一个经验点(即离井口1304m、1404m、1504m、1604m、1704m、1804m以及1904m处为经验点)，然后沿着水平方向，在距离每个经验点两侧10m的范围内根据井录综合图选取全烃值最大的点作为喷射点(即第一喷射点离井口1314米，第二喷射点离井口1405米，第三喷射点离井口1505米，第四喷射点离井口1606米，第五喷射点离井口1702米，第六喷射点离井口1803米，第七喷射点离井口1898米)。

b、打开套管闸门，将注入量为5m³、流量为1m³/min的第一清水注入油管1内；

c、先将注入量为15m³、流量为2.5m³/min以及砂比为7％的携砂液注入油管1内，通过喷枪2对喷射点进行喷砂射孔在待施工煤层气储层的水平段内形成多个孔洞；然后将注入量30m³、流量为2.5m³/min的第二清水注入油管1内进行正循环冲砂，从而将井筒内的煤粉、煤屑排出至地面；

d、关闭套管闸门，将注入量为20m³、流量为2.5m³/min的第三清水注入油管1内，通过高压高速射流对步骤c中形成的煤层气储层的孔洞进行切割、破碎，形成洞穴7；然后打开套管闸门，将注入量为50m³、流量为2.5m³/min的第四清水注入油管1内进行正循环冲砂；

其中，在对每个喷射点进行水力喷射造穴作业时，喷枪2的压力变化均不明显，判断该喷枪2满足整个施工要求。

按照本实施例提供的煤层气L型水平井的储层改造方法，该X煤层气L型水平井对煤层气储层的改造顺利完成，共冲出煤屑以及煤粉8m³，成功实现了煤层分段喷砂造穴。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。