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一种双 煤层U型煤层气井井身结构

阅读：992发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种双煤层U型煤层气井井身结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及煤层气以及煤矿开采技术，针对包含上下两种煤层的煤矿区在采用传统U型井施工时存在的投入大、资源浪费、抽采效率低等问题，本实用新型提供了一种双煤层U型煤层气井井身结构，包括1口U型井和1口垂直井，垂直井采用二开井身结构，U型井采用三开井身结构，U型井的二开井身段着陆于两层不同的目的煤层上并分别继续钻进延伸为三开井身段，两目的煤层内的U型井三开井身段分别定向对接至垂直井。本实用新型是采用双煤层U型井施工，造价低于传统普通U型井，能节省1口垂直井的工程费，且1口U型井能产两层煤的煤层气，经济效益明显。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种双煤层U型煤层气井井身结构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双煤层U型煤层气井井身结构，其特征在于：包括1口U型井和1口垂直井，垂直井采用二开井身结构，U型井采用三开井身结构，U型井的二开井身段着陆于两层不同的目的煤层上并分别继续钻进延伸为三开井身段，两目的煤层内的U型井三开井身段分别定向对接至垂直井。
2.根据权利要求1所述的双煤层U型煤层气井井身结构，其特征在于：所述的U型井包括近端对接U型井和远端对接U型井，U型井三开井身的首段与垂直井对接时为近端对接U型井， U型井三开井身的尾段与垂直井对接时为远端对接U型井；
所述近端对接U型井的二开井身在目的煤层上的着陆点位于目的煤层中下部，U型井的三开井身经过垂直井后呈上坡状；
所述远端对接U型井的二开井身在目的煤层上的着陆点位于目的煤层中上部，U型井的三开井身整体呈下坡状与垂直井对接。
3.根据权利要求2所述的双煤层U型煤层气井井身结构，其特征在于：所述U型井的二开井身包括自然平滑过渡的造斜段、增斜段和稳斜段。
4.根据权利要求3所述的双煤层U型煤层气井井身结构，其特征在于：所述U型井的二开井身的造斜点在二开后30 50m。
~
5.根据权利要求4所述的双煤层U型煤层气井井身结构，其特征在于：所述造斜段的造斜率不超过15°。

说明书全文

一种双煤层U型煤层气井井身结构

技术领域

[0001] 本实用新型涉及煤层气以及煤矿开采技术，具体为一种双煤层U型煤层气井井身结构。

背景技术

[0002] 由于某些煤矿区的地质特性，包含上下两种煤层，同时伴随着梁峁起伏、沟壑纵横等特点，导致井位选择困难，若采用传统的U型井施工，至少需要1口工程井和1口排采井，同时还需要两个井场以及相应的道路，工程投入较大，严重浪费土地，同时抽采效率也较低。发明内容

[0003] 本实用新型针对包含上下两种煤层的煤矿区在采用传统U型井施工时存在的投入大、资源浪费、抽采效率低等问题，进而提供了一种双煤层U型煤层气井井身结构。

[0004] 本实用新型采用如下技术方案：

[0005] 一种双煤层U型煤层气井井身结构，包括1口U型井和1口垂直井，垂直井采用二开井身结构，U型井采用三开井身结构，U型井的二开井身段着陆于两层不同的目的煤层上并分别继续钻进延伸为三开井身段，两目的煤层内的U型井三开井身段分别定向对接至垂直井。

[0006] 所述的U型井包括近端对接U型井和远端对接U型井，U型井三开井身的首段与垂直井对接时为近端对接U型井， U型井三开井身的尾段与垂直井对接时为远端对接U型井；

[0007] 所述近端对接U型井的二开井身在目的煤层上的着陆点（图1中的A、B点）位于目的煤层中下部，U型井的三开井身经过垂直井后呈上坡状；

[0008] 所述远端对接U型井的二开井身在目的煤层上的着陆点（图2中的C、D点）位于目的煤层中上部，U型井的三开井身整体呈下坡状与垂直井对接。

[0009] 即本实用新型是采用1口U型井钻至两层不同的目的煤层，且采用同1口垂直井进行排采；施工时先施工垂直井，后施工U型井；垂直井采用二开井身结构，U型井采用三开井身结构，U型井的三开井身段定向对接至垂直井后，往前延伸至设计深度。

[0010] 所述U型井的二开井身包括自然平滑过渡的造斜段、增斜段和稳斜段的二开钻进过程包括造斜、增斜和稳斜3个阶段，造斜点在二开后30 50m，随后开始增斜，并稳斜使进入~目的煤层后的着陆点井斜无限接近90度。

[0011] 造斜过程中的造斜率不超过15°。

[0012] 垂直井的二开钻进施工过程为：

[0013] 一开：采用钻头钻至基岩层10m，下入表层套管，固井水泥返高至地面；

[0014] 二开：采用钻头钻至下目的煤层以下30m，下入生产套管，固井水泥返高至上目的煤层以上200m；在上目的煤层及下目的煤层中下入玻璃钢管，随后进行造穴扩孔。

[0015] U型井的三开钻进施工过程为：

[0016] 一开：采用钻头钻至基岩层10m，下入表层套管，固井水泥返高至地面；

[0017] 二开：采用钻头分别钻至上目的煤层和下目的煤层，下入技术套管，固井水泥返高至上目的煤层以上200m；

[0018] 三开：采用钻头沿两目的煤层利用地质导向对接至垂直井后再往前钻进至设计深度。

[0019] 本实用新型的创新点在于将传统的2组U型井合并为1组U型井，由原来的2口工程井合并在1个井眼里施工，且减少1口排采垂直井，具有如下有益效果：

[0020] （1）针对山区山岭地形，减少井场及道路；

[0021] （2）减少排采垂直井井数，降低工程投入；

[0022] （3）目前晋城区块煤层气井已钻2500口井，可钻区域较少，在节约资源占地面积的基础上，合理开发煤层气资源，增加煤层气产量。

[0023] 2）改推广应用情况或预期推广情况

[0024] U型井亦可施工成多分支水平井，且可采用垂直井不钻穿15#煤层，另一口目的煤层为15#煤层的U型井采用射流泵直接排采。

[0025] （1）在晋城矿区不同煤层区域进行试验，根据现场具体调整井身设计及施工工艺，随后根据不同煤层推广不同施工；

[0026] （2）进而可推广至山西省乃至全国相似矿区、相似煤层使用。

[0027] 3）经济效益和社会效益

[0028] （1）双煤层U型井施工造价低于传统普通U型井，节省1口垂直井的工程费用约40万元，且1口U型井能产两层煤的煤层气，经济效益明显。

[0029] （2）促进煤层气资源开发利用，同时开采两层煤的煤层气，节约抽采时间，保障煤矿安全，具有良好的安全效益。

[0030] （3）大量的抽采煤层气能有效的补充能源，有利于降低温室气体排放，具有显著的社会效益。附图说明

[0031] 图1为近端对接U型井的施工结构示意图；

[0032] 图2为远端对接U型井的施工结构示意图；

[0033] A/B/C/D-着陆点。

具体实施方式

[0034] 结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

[0035] 本实用新型采用1口U型井和1口垂直井，1口U型井在同一个井眼里施工，钻至两层不同的目的煤层，且共用1个垂直井进行排采。先施工垂直井，后施工U型井，U型井三开水平段定向对接至垂直井后，往前延伸至设计深度。

[0036] 以某地的二叠系3#煤层和石炭系15#煤层为例，3#煤平均层厚6m（上目的煤层），15#煤平均层厚4m（下目的煤层），煤系地层总体为一北东向倾斜的单斜构造，地层倾角一般为5°左右，宽缓的小褶曲较发育，区块内断层稀少且规模不大，适于U型水平井作业；该地区大部分为黄土覆盖，且梁峁起伏、沟壑纵横，井位选择困难；传统U型井需要1口工程井和1口排采井，且需要2个井场及相应道路。

[0037] 针对该地煤层条件，采用本实用新型所述方法施工，具体施工中有近端对接U型井和远端对接U型井2种。

[0038] （1）近端对接U型井

[0039] 先施工垂直井（排采井），后施工U型井（工程井），U型井三开水平段定向对接至垂直井后，往前延伸至设计深度。

[0040] 垂直井：采用二开井身结构，其中一开采用311.15mm的钻头钻至基岩层10m，下入244.5mm的表层套管，固井水泥返高至地面；二开采用215.9mm的钻头钻至15#煤层以下30m，下入177.8mm的生产套管，固井水泥返高至3#煤层以上200m；3#煤层及15#煤层可下入玻璃钢管，随后进行造穴扩孔。

[0041] U型井：采用三开井身结构，其中一开采用311.15mm的钻头钻至基岩层10m，下入244.5mm的表层套管，固井水泥返高至地面；二开采用215.9mm的钻头钻至3#煤层或15#煤层，下入177.8mm的技术套管，固井水泥返高至3#煤层以上200m，二开按钻井工艺一般可分为造斜、增斜、稳斜3个阶段，若井较深时可重复造斜和增斜段，根据晋城矿区平均400m的煤层埋深，造斜点一般在二开后30 50m，随后开始增斜，进入煤层后着陆点井斜接近90度，造~
斜率根据具体井深决定，一般不超过15°；三开采用152.4mm钻头沿目的煤层利用地质导向对接至垂直井后再往前钻进至设计深度，根据煤层软硬程度，软煤可下入预制割缝生产套管（不锈钢管或PVC管），以便后期进行压裂增产改造。为便于后期排采，二开着陆点在煤层中下部，随后三开经过垂直井后开始沿上坡钻进，根据具体煤层厚度及水平段长度定具体倾角。由于U型井直井段采用同一个井眼，故先钻15#煤层，随后再下入分隔器，从二开开始时即侧钻开窗进行3#煤层钻进，利用套管引鞋下入套管后二开固井至开窗处，随后取出分隔器，完钻。

[0042] （2）远端对接U型井

[0043] 远端对接U型井同样先施工垂直井（排采井），后施工U型井（工程井），U型井三开水平段利用地质导向延伸对接至垂直井。

[0044] 垂直井：同近端对接U型井的垂直井。

[0045] U型井：同近端对接U型井的U型井，为便于后期排采，二开着陆点在煤层中上部，随后三开开始沿下坡钻进，根据具体煤层厚度及水平段长度定具体倾角，随后利用地质导向延伸对接至垂直井。

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