一種煤層氣井的放噴修井裝置及工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煤層氣井的放噴修井裝置，其包括與兩端封閉的射孔套管的內(nèi)部相連通的放噴液注入口和放噴液釋放口；用于測(cè)量套管內(nèi)放噴液壓力的測(cè)壓設(shè)備；設(shè)置于所述放噴液注入口處的液體流量計(jì)；開(kāi)啟所述放噴液注入口同時(shí)關(guān)閉所述放噴液釋放口，直至放噴液通過(guò)套管壓入煤層后，使套管內(nèi)放噴液的壓力高于0.1MPa，關(guān)閉所述放噴液注入口同時(shí)開(kāi)啟所述放噴液釋放口在所述液體流量計(jì)控制下釋放放噴液直至套管內(nèi)放噴液壓力在0-50MPa；本發(fā)明同時(shí)還公開(kāi)了使用上述裝置的放噴修井工藝，采用本發(fā)明的放噴修井裝置和工藝可以避免因煤層空隙沉積煤或砂等雜質(zhì)顆粒以及煤層內(nèi)氣液壓力失衡造成的煤層氣通道被堵塞的問(wèn)題，進(jìn)而提高了煤層氣的開(kāi)采效率。
【專利說(shuō)明】一種煤層氣井的放噴修井裝置及工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煤層氣井的放噴修井裝置，以及其放噴修井工藝，屬于煤層氣井 修井【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 煤層氣（煤層甲烷Coalbed Methane)是一種儲(chǔ)集于煤層空隙或裂縫中的可燃?xì)?體，其熱值高、所含污染物少，可作清潔燃料使用。煤層氣開(kāi)采技術(shù)的研發(fā)對(duì)于解決我國(guó)的 能源短缺和煤炭所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題具有重要的意義。
[0003] 煤層氣的開(kāi)采通常包括勘探、鉆井和完井技術(shù)。其中，煤層氣的完井技術(shù)目前主要 為套管壓裂完井技術(shù)，其是通過(guò)在鉆好的煤層氣井中下放套管后固井、對(duì)套管射孔、對(duì)煤層 進(jìn)行壓裂，形成煤層氣的流動(dòng)通道即可進(jìn)行生產(chǎn)。生產(chǎn)過(guò)程中，煤層氣通過(guò)煤層本身的或經(jīng) 壓裂形成的空隙及套管上的射孔進(jìn)入套管。由于煤層氣為排水開(kāi)采操作，煤或砂等雜質(zhì)顆 粒能隨水流動(dòng)并沉積在套管底部，從而容易導(dǎo)致套管底部的埋泵或顆粒進(jìn)入泵體引發(fā)的卡 泵問(wèn)題。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，一般采用打撈修井技術(shù)對(duì)煤層氣井井底進(jìn)行洗井，如中國(guó) 專利文獻(xiàn)CN103615207A公開(kāi)了一種煤層氣井井底洗井裝置，其包括外油管、擴(kuò)散管、連結(jié) 管、噴嘴、噴頭、螺栓、松泥片、導(dǎo)向片和錐形體由上至下依次連接而成。其中，外油管連接于 連接管外部，擴(kuò)散管安裝在外油管中心；擴(kuò)散管連接于連結(jié)管內(nèi)部；噴嘴用螺栓固定于連 接管上，位于擴(kuò)散管下方；噴頭裝于連接管底部，封閉連接管，并與其形成空腔；挖泥器由 松泥片、導(dǎo)向片和錐形體構(gòu)成，安裝在噴頭正下方，位于煤層氣井井底洗井裝置的最底部， 挖泥器與噴頭可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0005] 上述技術(shù)能夠有效去除掉套管底部沉積的雜質(zhì)顆粒，避免了卡泵或埋泵問(wèn)題；但 是，細(xì)小的煤或砂等雜質(zhì)顆粒在隨水流動(dòng)過(guò)程中還容易沉積在煤層本身的或經(jīng)壓裂形成的 空隙中，從而堵塞住煤層氣進(jìn)入套管的通道；同時(shí)，煤層自供水能力不足導(dǎo)致煤層內(nèi)氣液壓 力失衡，煤層空隙在失衡的地層壓力下容易閉合，這也會(huì)造成煤層氣流動(dòng)通道的堵塞，使得 煤層氣的開(kāi)采效率降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中的修井技術(shù)無(wú)法清除沉積煤層本身的 或經(jīng)壓裂形成的空隙中的煤或砂等雜質(zhì)顆粒，從而堵塞住煤層氣進(jìn)入套管的通道問(wèn)題，進(jìn) 而提出一種煤層氣井的放噴修井裝置。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了煤層氣井的放噴修井裝置，其包括：
[0008] 與兩端封閉的射孔套管的內(nèi)部相連通的放噴液注入口和放噴液釋放口；
[0009] 用于測(cè)量套管內(nèi)放噴液壓力的測(cè)壓設(shè)備；
[0010] 設(shè)置于所述放噴液釋放口處的液體流量計(jì)；
[0011] 開(kāi)啟所述放噴液注入口同時(shí)關(guān)閉所述放噴液釋放口，直至套管內(nèi)的壓力高于 0. IMPa ;關(guān)閉所述放噴液注入口同時(shí)開(kāi)啟所述放噴液釋放口，在所述液體流量計(jì)控制下釋 放放噴液直至套管內(nèi)放噴液壓力在0_50MPa。
[0012] 所述放噴液注入口連接設(shè)置有液體加壓設(shè)備。
[0013] 所述放噴液注入口和放噴液釋放口分別設(shè)置于套管上部的兩側(cè)。
[0014] 所述放噴液注入口處設(shè)置有注入閥門(mén)，所述放噴液釋放口處設(shè)置有釋放閥門(mén)。
[0015] 所述液體加壓設(shè)備為壓裂車，所述注入閥門(mén)和釋放閥門(mén)均為針型閥。
[0016] 本發(fā)明同時(shí)還提供了一種煤層氣井的放噴修井工藝，包括
[0017] 關(guān)閉放噴液釋放口，將放噴液由放噴液注入口注入兩端封閉的射孔套管內(nèi)，放噴 液通過(guò)套管壓入煤層，直至套管內(nèi)放噴液的壓力高于0. IMPa，保持0-480min ;關(guān)閉放噴液 注入口同時(shí)打開(kāi)放噴液釋放口，在所述液體流量計(jì)控制下釋放放噴液，直至套管內(nèi)放噴液 壓力在0-50MPa時(shí)關(guān)閉放噴液釋放口。
[0018] 其中，釋放放噴液的流量可以根據(jù)設(shè)備的安裝固定情況而具體選擇。
[0019] 所述放噴液包括粘土穩(wěn)定劑與破膠劑形成的混合物、水中的一種或兩種。
[0020] 優(yōu)選地，所述放噴液由粘土穩(wěn)定劑與破膠劑形成的混合物、水組成；以重量計(jì)，所 述放噴液中，粘土穩(wěn)定劑與破膠劑形成的混合物、水的比例為〇. 1 :99. 9-99. 9 :0. 1 ;所述粘 土穩(wěn)定劑為以KC1、NaCl、MgCl2、CaCl2、四甲基氯化銨和聚二甲基二烯丙氯化銨中的一種或 幾種作為溶質(zhì)形成的水溶液；所述破膠劑為以（NH 4)S208、H202、似50 3和C102中的一種或幾 種作為溶質(zhì)形成的水溶液。
[0021] 所述粘土穩(wěn)定劑中溶質(zhì)的重量百分含量為0. 01-30% ;所述破膠劑中溶質(zhì)的重量 百分含量為0.01-30% ;以重量計(jì)，粘土穩(wěn)定劑和破膠劑的比例為1-99:1。
[0022] 進(jìn)一步，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述放噴液還包括0. 01-30 %的堿性溶液，所述堿性溶 液為以Na0H、K0H和Ca (0H) 2中的一種或幾種作溶質(zhì)形成的水溶液；所述堿性溶液中溶質(zhì)的 重量百分含量為〇. 〇1_30%。
[0023] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)方案相比具有以下有益效果：
[0024] (1)本發(fā)明所述的煤層氣井的放噴修井裝置，包括與兩端封閉的射孔套管內(nèi)相 連通的放噴液注入口和放噴液釋放口、測(cè)量套管內(nèi)放噴液壓力的測(cè)壓設(shè)備、放噴液釋放口 處的液體流量計(jì)。開(kāi)啟所述放噴液注入口同時(shí)關(guān)閉所述放噴液釋放口，使放噴液進(jìn)入套 管內(nèi)并經(jīng)套管上的射孔進(jìn)入煤層的空隙中，與其中的煤或砂等雜質(zhì)顆粒相混合，在所述液 體流量計(jì)控制下，放噴液連同雜質(zhì)顆粒經(jīng)放噴液釋放口流出，直至套管內(nèi)放噴液壓力在 0-50MPa，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中煤或砂等雜質(zhì)顆粒沉積在煤層空隙中，容易堵塞住煤層氣 進(jìn)入套管通道的問(wèn)題；同時(shí)，通過(guò)放噴液的注入和釋放并調(diào)整套管內(nèi)的壓力，可以重新建立 煤層內(nèi)的氣液平衡，避免了現(xiàn)有技術(shù)中煤層供水能力不足導(dǎo)致煤層氣液壓力失衡，煤層空 隙在失衡的地層壓力下容易閉合，堵塞煤層氣流動(dòng)通道的問(wèn)題，提高了煤層氣的開(kāi)采效率。
[0025] (2)本發(fā)明所述的煤層氣井的放噴修井裝置，所述放噴液注入口和放噴液釋放口 分別設(shè)置于套管上部的兩側(cè)，設(shè)置方便，操作簡(jiǎn)單；所述放噴液注入口處設(shè)置有注入閥門(mén)， 所述放噴液釋放口處設(shè)置有釋放閥門(mén)，通過(guò)設(shè)置注入閥門(mén)和釋放閥門(mén)，可以方便的控制放 噴液注入和釋放流量。
[0026] (3)本發(fā)明所述的煤層氣井的放噴修井工藝，通過(guò)向射孔套管內(nèi)注入放噴液，放噴 液通過(guò)套管壓入煤層空隙，直至套管內(nèi)的壓力高于0. IMPa，保持0-480min ;然后在所述液 體流量計(jì)控制下釋放套管內(nèi)的放噴液，放噴液將煤層孔隙中的雜質(zhì)顆粒帶出，直至套管內(nèi) 放噴液壓力在0_50MPa。當(dāng)套管內(nèi)的放噴液壓力下降時(shí)，煤層空隙內(nèi)的放噴液進(jìn)而穿過(guò)射孔 進(jìn)入套管并排出井外，避免了現(xiàn)有技術(shù)中煤或砂等雜質(zhì)顆粒沉積在煤層空隙中，堵塞住煤 層氣進(jìn)入套管的通道的問(wèn)題；同時(shí)，通過(guò)放噴液的注入、釋放和控壓過(guò)程，將煤層內(nèi)的氣液 壓力調(diào)整至平衡狀態(tài)，避免了因煤層供水能力不足導(dǎo)致煤層內(nèi)氣液壓力失衡，煤層空隙在 失衡的壓力下閉合，堵塞煤層氣流動(dòng)通道的問(wèn)題，提高了煤層氣的開(kāi)采效率。
[0027] (4)本發(fā)明所述的煤層氣井的放噴修井工藝，所述放噴液包括粘土穩(wěn)定劑與破膠 劑形成的混合物、水中的一種或兩種。優(yōu)選地，所述放噴液由粘土穩(wěn)定劑與破膠劑形成的混 合物、水組成。所述粘土穩(wěn)定劑的加入既可以防止煤粉膨脹，又能改變煤基質(zhì)對(duì)水溶液的吸 附潤(rùn)濕特性，從而提高所述放噴液排出時(shí)攜帶煤或砂等雜質(zhì)顆粒的能力，即提高了煤或砂 等雜質(zhì)顆粒的排出能力，避免了煤或砂等雜質(zhì)顆粒沉積在煤層空隙中，堵塞住煤層氣進(jìn)入 套管的通道的問(wèn)題；所述破膠劑釋放出氧離子可以與殘留在煤層中的壓裂液中的膠體發(fā)生 破膠反應(yīng)，減低煤層內(nèi)壓裂液的整體粘度，并隨著所述放噴液一起回流到煤氣井外，減少了 壓裂液中的膠體對(duì)于煤層空隙的影響，提高了煤層氣的產(chǎn)量。
[0028] (5)本發(fā)明所述的煤層氣井的放噴修井工藝，所述放噴液還包括堿性物質(zhì)溶液，堿 性物質(zhì)的存在加快了破膠劑釋放氧離子的速度，增強(qiáng)了破膠劑的破膠效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】并結(jié) 合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0030] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中所述放噴修井裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖中附圖標(biāo)記表示為：1-煤層氣井；2-液體加壓設(shè)備；3-注入管；4-注入閥門(mén)； 5_釋放閥門(mén)；6-釋放管；7-測(cè)壓設(shè)備；8-套管；9-煤層；10-液體流量計(jì)。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 本發(fā)明所述的煤層氣井1的放噴修井裝置，包括與兩端封閉的射孔套管8的內(nèi)部 相連通的放噴液注入口和放噴液釋放口，所述放噴液注入口處連接設(shè)置有液體加壓設(shè)備2， 所述液體加壓設(shè)備2的選擇并不唯一，在本實(shí)施例中，所述液體加壓設(shè)備2為壓裂車；所述 放噴液注入口和放噴液釋放口在套管8上的設(shè)置位置并不唯一，在本實(shí)施例中，所述放噴 液注入口和放噴液釋放口分別設(shè)置于套管8上部的兩側(cè)，為了更好的控制所述放噴液注入 口和所述放噴液釋放口，在所述放噴液注入口處設(shè)置有注入閥門(mén)4,在所述放噴液釋放口處 設(shè)置有釋放閥門(mén)5,所述注入閥門(mén)4和所述釋放閥門(mén)5可以為現(xiàn)有的管道控制閥門(mén)，在本 實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述注入閥門(mén)4和所述釋放閥門(mén)5均為針型閥；用于測(cè)量套管8內(nèi)放噴 液壓力的測(cè)壓設(shè)備7,所述測(cè)壓設(shè)備7可以為現(xiàn)有的任何能夠檢測(cè)液體壓力的設(shè)備，如液 體壓力表或液體壓力傳感器等；設(shè)置于所述放噴液釋放口處的液體流量計(jì)10 ;開(kāi)啟所述放 噴液注入口同時(shí)關(guān)閉所述放噴液釋放口，直至放噴液通過(guò)套管壓入煤層，并使套管2內(nèi)的 壓力高于〇. IMPa，；關(guān)閉所述放噴液注入口同時(shí)開(kāi)啟所述放噴液釋放口，在所述液體流量 計(jì)10控制下釋放放噴液直至套管8內(nèi)放噴液壓力在0-50MPa。所述放噴液的釋放流量為 0· 01_20m3/min。
[0033] 在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，作為可變化的實(shí)施方式，如圖1所示，本發(fā)明所述煤層氣 井1的放噴修井裝置，由所述放噴液注入口向外延伸設(shè)置有注入管3,由所述放噴液釋放口 向外延伸設(shè)置有釋放管6,所述放噴液注入口通過(guò)注入管3與壓裂車相連接；在所述套管8 上端設(shè)置有測(cè)量套管8內(nèi)放噴液壓力的測(cè)壓設(shè)備7。
[0034] 使用上述裝置的煤層氣井1的放噴修井工藝，包括打開(kāi)注入閥門(mén)4,關(guān)閉釋放閥門(mén) 5,經(jīng)壓裂車加壓的放噴液由放噴液注入口注入套管8內(nèi)，放噴液通過(guò)套管壓入煤層，直至 套管內(nèi)放噴液的壓力高于〇· IMPa，同時(shí)低于套管的設(shè)計(jì)承受壓力，保持0-480min;關(guān)閉注 入閥門(mén)4同時(shí)打開(kāi)釋放閥門(mén)5,以0. 01-20m3/min的流量釋放放噴液，煤層空隙中的煤或砂 等雜質(zhì)顆粒由放噴液帶動(dòng)流出，直至套管8內(nèi)放噴液壓力在0-50MPa即可。其中，所述放噴 液包括粘土穩(wěn)定劑與破膠劑形成的混合物、水中的一種或兩種，本實(shí)施例中所述放噴液由 粘土穩(wěn)定劑與破膠劑形成的混合物、水組成，以重量計(jì)，所述放噴液中，粘土穩(wěn)定劑與破膠 劑形成的混合物、水的比例為〇. 1 :99. 9-99. 9 :0. 1，本實(shí)施例優(yōu)選粘土穩(wěn)定劑與破膠劑形 成的混合物、水的重量比為99. 9:0. 1。所述粘土穩(wěn)定劑為以KC1、NaCl、MgCl2、CaCl2、四甲 基氯化銨和聚二甲基二烯丙氯化銨中的一種或幾種作為溶質(zhì)形成的水溶液；所述破膠劑為 以（順 4)5208、!1202、似50 3和(：102中的一種或幾種作為溶質(zhì)形成的水溶液，所述粘土穩(wěn)定劑中 溶質(zhì)的重量百分含量為〇. 01-30%，所述破膠劑中溶質(zhì)的重量百分含量為0. 01-30% ;本實(shí) 施例中優(yōu)選所述粘土穩(wěn)定劑為KC1和NaCl混合形成的水溶液，其中KC1的濃度為10wt%， NaCl的濃度為10wt%，本實(shí)施例中優(yōu)選所述破膠劑是（NH4)S208、NaS(V混合形成的水溶液， 其中（NH 4)S208的濃度為5wt%，NaS03的濃度為5wt%。
[0035] 為了提高放噴液中破膠劑注入氧離子的速度，以用來(lái)增強(qiáng)破膠劑的破膠效果，以 重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述放噴液中還可添加〇. 01-30 %的堿性溶液，所述堿性溶液為以NaOH、 Κ0Η和Ca (0H) 2中的一種或幾種作溶質(zhì)形成的水溶液；所述堿性溶液中溶質(zhì)的重量百分含 量為 0· 01-30%。
[0036] 進(jìn)一步，所述注入管3上還可以設(shè)置液體流量計(jì)，用來(lái)控制放噴液注入套管的流 量；如可以將放噴液的注入量根據(jù)不同的流量分批次注入套管。
[0037] 需要說(shuō)明的是，上述放噴修井工藝的循環(huán)次數(shù)可以根據(jù)煤層氣井的不同情況而設(shè) 置；上述放噴液中包含的水、粘土穩(wěn)定劑、破膠劑以及堿性溶液可以根據(jù)煤層氣井的不同情 況而采用不同的比例配制。
[0038] 雖然本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述具體實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，但是，本專業(yè)普通 技術(shù)人員應(yīng)該明白，在此基礎(chǔ)上所做出的未超出權(quán)利要求保護(hù)范圍的任何形式和細(xì)節(jié)的變 化，均屬于本發(fā)明所要保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種煤層氣井的放噴修井裝置，其特征在于，包括， 與兩端封閉的射孔套管的內(nèi)部相連通的放噴液注入口和放噴液釋放口； 用于測(cè)量套管內(nèi)放噴液壓力的測(cè)壓設(shè)備； 設(shè)置于所述放噴液釋放口處的液體流量計(jì)； 開(kāi)啟所述放噴液注入口同時(shí)關(guān)閉所述放噴液釋放口，直至套管內(nèi)的壓力高于〇. IMPa ; 關(guān)閉所述放噴液注入口同時(shí)開(kāi)啟所述放噴液釋放口，在所述液體流量計(jì)控制下釋放放噴液 直至套管內(nèi)放噴液壓力在0_50MPa。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放噴修井裝置，其特征在于，所述放噴液注入口連接設(shè)置有 液體加壓設(shè)備。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的放噴修井裝置，其特征在于，所述放噴液注入口和放噴液釋 放口分別設(shè)置于套管上部的兩側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的放噴修井裝置，其特征在于，所述放噴液注入口處設(shè)置有 注入閥門(mén)，所述放噴液釋放口處設(shè)置有釋放閥門(mén)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的放噴修井裝置，其特征在于，所述液體加壓設(shè)備為壓裂車，所 述注入閥門(mén)和釋放閥門(mén)均為針型閥。
6. -種煤層氣井的放噴修井工藝，包括 關(guān)閉放噴液釋放口，將放噴液由放噴液注入口注入兩端封閉的射孔套管內(nèi)，放噴液 通過(guò)套管壓入煤層，直至套管內(nèi)的壓力高于0. IMPa，保持0-480min ;關(guān)閉放噴液注入口 同時(shí)打開(kāi)放噴液釋放口，在所述液體流量計(jì)控制下釋放放噴液，直至套管內(nèi)放噴液壓力在 0-50MPa〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的放噴修井工藝，其特征在于，所述放噴液包括粘土穩(wěn)定劑與 破膠劑形成的混合物、水中的一種或兩種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的放噴修井工藝，其特征在于，所述放噴液由粘土穩(wěn)定劑與破 膠劑形成的混合物、水組成；以重量計(jì)，所述放噴液中，粘土穩(wěn)定劑與破膠劑形成的混合物、 水的比例為0. 1 :99. 9-99. 9 :0. 1 ;所述粘土穩(wěn)定劑為以KC1、NaCl、MgCl2、CaCl2、四甲基氯 化銨和聚二甲基二烯丙氯化銨中的一種或幾種作為溶質(zhì)形成的水溶液；所述破膠劑為以 (NH 4) S208、H202、NaS03和C10 2中的一種或幾種作為溶質(zhì)形成的水溶液。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的放噴修井工藝，其特征在于，所述粘土穩(wěn)定劑中溶質(zhì)的重量 百分含量為〇. 01-30%;所述破膠劑中溶質(zhì)的重量百分含量為0. 01-30%;以重量計(jì)，粘土穩(wěn) 定劑和破膠劑的比例為1-99:1。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的放噴修井工藝，其特征在于，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述放噴 液還包括0. 01-30 %的堿性溶液，所述堿性溶液為以NaOH、KOH和Ca (OH) 2中的一種或幾種 作溶質(zhì)形成的水溶液；所述堿性溶液中溶質(zhì)的重量百分含量為〇. 01-30%。
【文檔編號(hào)】C09K8/52GK104088607SQ201410307849
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】趙昱 申請(qǐng)人:趙昱