可变径扩孔钻头跟管钻穿采空区的水平井钻井技术制造技术

本发明专利技术涉及煤层气钻井工艺技术领域，公开了可变径扩孔钻头跟管钻穿采空区的水平井钻井技术，本发明专利技术通过设置穿越采空区钻具，包括跟管上部、跟管上部以及设置在跟管上部的丢手部分和位于跟管下部端头处的可变径扩孔钻头和常规钻头，以及采用采用四开完井方式使用该钻具穿越采空区的跟管钻井方法，通过采用跟管采用了无接箍设计，减少跟管钻进时的摩阻，另外设计专业的脱手结构实现扭矩传输和脱手，避免大直径岩屑出现。每完成一定进尺后要充分循环，划眼保证井眼的稳定性，该发明专利技术很好地解决了穿越采空区对下部煤层进行开采的问题，同样的技术也可以用于盐井的开发，也可以穿越上部采空的盐层，对下部盐层进行开发。对下部盐层进行开发。对下部盐层进行开发。

【技术实现步骤摘要】
可变径扩孔钻头跟管钻穿采空区的水平井钻井技术


[0001]本专利技术涉及煤层气钻井工艺
，具体为可变径扩孔钻头跟管钻穿采空区的水平井钻井技术。

技术介绍

[0002]煤层气作为非常规能源在中国发展的非常迅速，随着煤层气的不断开发，浅层煤层气逐渐被开发完成，有利区块，煤层气开采和煤矿开采的区块冲突日趋严重，开采煤矿的地方几乎都无法开采煤层气，特别是煤矿已经开采完成的地方，煤层已经被采空，就没有开发煤层气的价值。但是，在这些已开采过的采空区下面仍然有可以开发煤层气的煤层存在，由于煤矿的开采，采空区顶板往往已经塌陷，会在煤层顶板附近区域形成裂隙带和冒落带，地层变得非常不稳定，钻穿该段时，失返性漏失和井壁坍塌易造成卡钻；如果顶板没有塌陷，通过这个井段时往往会存在放空段，造成失返性漏失，将来下套管时由于钻杆和套管的弯曲强度不同，使套管很不容易进入底板井眼中。这是在钻穿采空区时存在的主要风险和问题。
[0003]在钻穿采空区时，存在失返性漏失、卡钻等风险，如果采用常规跟管钻进或者套管钻进都会将钻头留在井中，但是在开发下部煤层气时，在穿过采空区后，还要继续钻进，将钻头留在井下，无疑为下一步钻进留下了巨大障碍，往往无法进行下一步钻进。该专利技术就是着重解决这个问题，既要跟管钻进，将套管留在井眼中，完成跟管钻进后还要将钻头起出，为下一步钻进隔离出一个无漏失、无坍塌的固定通道。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了可变径扩孔钻头跟管钻穿采空区的水平井钻井技术，具备很好地解决了穿越采空区对下部煤层进行开采以及也可以用于盐井的开发等优点，解决了
技术介绍
中提出的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：可变径扩孔钻头跟管钻穿采空区的水平井钻井技术，包括以下步骤：
[0008]1)计算裂隙带和冒落带的长度，确定跟管长度：裂隙带和冒落带的长度计算可根据如下公式进行计算：冒落带裂隙带
[0009][0010]2)设计井深井身结构：根据要封堵裂隙带和冒落带，所以我们在井深结构的设计上采用四开完井方式。
[0011]3)常规钻进：先采用常规钻具进行钻井，常规钻具进至采空煤层裂隙带部，完成该步骤，接着起出常规钻具。
[0012]4)进行跟管钻进：进行跟管钻进：先下入跟管钻具组合(包含跟管钻具组合的跟管上部1(与钻杆连接的扭力传输部5和跟管外上部密封3、丢手部分4)、跟管下部2(跟管外下部密封6、投球单流阀阀座7、跟管引鞋8))，再通过跟管下入常规PDC钻头和可变径扩孔钻头9。钻穿采空煤层底板5m后停钻，投球打压脱手跟管，起出可变径钻头和常规钻具。
[0013]5)封固裂隙带和冒落带。下固井管柱封固跟管及裂隙带和冒落带，侯凝48h，完成二开跟管钻进。
[0014]6)下部按常规钻井程序完成后续的三、四开钻井。
[0015]优选的，钻具，包括跟管上部1、跟管上部1以及设置在跟管上部1的丢手部分4和位于跟管下部2端头处的可变径扩孔钻头9和常规钻头10，其特征在于：跟管上部1和跟管下部2之间互相连接，丢手部分4安装在跟管上部1的顶端，扭力传输部5与丢手部分4的前端进行连接，扭力传输部5与外部动力输入端进行连接，投球单流阀阀座7设置在跟管下部2的内部，且可变径扩孔钻头9设置在跟管下部2的端头处，常规钻头10设置在可变径扩孔钻头9的端头处。
[0016]优选的，所述跟管上部1的外表面上设置有跟管外上部密封3，跟管下部2的外表面上设置有跟管外下部密封6，跟管外上部密封3与跟管外下部密封6的结构相同
[0017]优选的，所述跟管下部2的端头处设置有跟管引鞋8，跟管引鞋8设置在可变径扩孔钻头9的前端外部，可变径扩孔钻头9的外壁为锥面设
[0018]优选的，所述步骤2中的四开完井方式为以下方式：一开:采用钻头钻穿基岩风化带完钻，下套管，二开:采用钻头钻至裂隙带顶部，起钻换跟管钻井工具。跟管钻进至煤层底垂深5m，丢管起钻头，封固采空区；三开:采用钻头钻至煤层着陆(进入煤层不超过5m)，下套管固井，水泥返至采空区；四开:采用钻头沿水平段钻至设计井深，下入钢筛管及内部冲管，使用专用悬挂器悬挂。
[0019]优选的，所述步骤2中所有钻头和套管尺寸的选择都严格遵循了石油行业国际通用的API标准，无需进行特殊尺寸的套管制造，跟管上部1和跟管下部2采用了无接箍设计。
[0020](三)有益效果
[0021]与现有技术相比，本专利技术提供了可变径扩孔钻头跟管钻穿采空区的水平井钻井技术，具备以下有益效果：
[0022]1、该可变径扩孔钻头跟管钻穿采空区的水平井钻井技术，通过采用跟管采用了无接箍设计，减少跟管钻进时的摩阻，另外设计专业的脱手结构实现扭矩传输和脱手。设计可变径钻头实现完钻后套管的起出，
[0023]2、该可变径扩孔钻头跟管钻穿采空区的水平井钻井技术，在跟管钻进的过程中必须要严格控制钻速，使岩屑能够被充分研磨，避免大直径岩屑出现。每完成一定进尺后要充分循环，划眼保证井眼的稳定性，该专利技术很好地解决了穿越采空区对下部煤层进行开采的问题，使大量因煤矿开采而无法进行的优质煤层气区块得以充分的开发利用，同样的技术也可以用于盐井的开发，也可以穿越上部采空的盐层，对下部盐层进行开发。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的跟管钻进时钻具组合示意图。
[0025]图中：1、跟管上部；2、跟管下部；3、跟管外上部密封；4、丢手部分；5、扭力传输部；
6、跟管外下部密封；7、投球单流阀阀座；8、跟管引鞋；9、可变径扩孔钻头；10、常规钻头。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例：穿越采空区钻具，包括跟管上部1、跟管上部1以及设置在跟管上部1的丢手部分4和位于跟管下部2端头处的可变径扩孔钻头9和常规钻头10，跟管上部1和跟管下部2之间互相连接，丢手部分4安装在跟管上部1的顶端，扭力传输部5与丢手部分4的前端进行连接，扭力传输部5与外部动力输入端进行连接，投球单流阀阀座7设置在跟管下部2的内部，且可变径扩孔钻头9设置在跟管下部2的端头处，常规钻头10设置在可变径扩孔钻头9的端头处，所述跟管上部1的外表面上设置有跟管外上部密封3，跟管下部2的外表面上设置有跟管外下部密封6，跟管外上部密封3与跟管外下部密封6的结构相同，所述跟管下部2的端头处设置有跟管引鞋8，跟管引鞋8设置在可变径扩孔钻头9的前端外部，可变径扩孔钻头9的外壁为锥面设置。
[0028]对沁水盆地3号煤层的进行跟管钻井，使用该钻具穿越采空区的跟管钻井方法，包括以下步骤：
[0029]步骤一：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可变径扩孔钻头跟管钻穿采空区的水平井钻井技术，其特征在于：包括以下步骤：1)计算裂隙带和冒落带的长度，确定跟管长度：裂隙带和冒落带的长度计算可根据如下公式进行计算：冒落带裂隙带2)设计井深井身结构：根据要封堵裂隙带和冒落带，所以我们在井深结构的设计上采用四开完井方式。3)常规钻进：先采用常规钻具进行钻井，常规钻具进至采空煤层裂隙带部，完成该步骤，接着起出常规钻具。4)进行跟管钻进：进行跟管钻进：先下入跟管钻具组合(包含跟管钻具组合的跟管上部(与钻杆连接的扭力传输部和跟管外上部密封、丢手部分)、跟管下部(跟管外下部密封、投球单流阀阀座、跟管引鞋))，再通过跟管下入常规PDC钻头和可变径扩孔钻头。钻穿采空煤层底板5m后停钻，投球打压脱手跟管，起出可变径钻头和常规钻具。5)封固裂隙带和冒落带。下固井管柱封固跟管及裂隙带和冒落带，侯凝48h，完成二开跟管钻进。6)下部按常规钻井程序完成后续的三、四开钻井。2.根据权利要求1所述的可变径扩孔钻头跟管钻穿采空区的水平井钻井技术，钻具包括跟管上部、跟管上部以及设置在跟管上部的丢手部分和位于跟管下部端头处的可变径扩孔钻头和常规钻头，其特征在于：跟管上部和跟管下部之间互相连接，丢手部分安装在跟管上部的顶端，扭力传输部与丢手部分的前端进行连接，扭力传输部与外部动力输入端进行连接，投球单流阀阀座设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：董博洋，张金岭，宋百强，陈俊侠，王君邦，杨露，高晶晶，董文奎，
申请(专利权)人：山西君领万坤能源服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：