一种多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置的制作方法

1.本实用新型涉及钻井装置技术领域，尤其涉及一种多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置。


背景技术：

2.当前针对薄煤层中瓦斯气体的处理，地面作业多采用垂直钻井后，在井孔煤层部位射孔，然后压裂。压裂时的高压水从井孔通过射孔的孔隙进入到煤层中，对煤层进行破坏，增加钻孔周边的煤层裂缝规模，增加煤层中瓦斯析出和释放。但是，常规射孔由于孔眼长度很短(1m左右)，水力压裂裂缝扩展易受直井周围应力集中和水平地应力的影响，裂缝在射孔前端起裂后向最大主应力方向发生明显偏转，形成以应力为主线的裂缝区域，这种多盲区压裂，隐藏着瓦斯突出的潜在危险，未能实现煤矿瓦斯治理防突目标。
3.瓦斯治理需要裂缝以垂直井为中心的均衡裂缝扩散的无盲区压裂，只有无盲区压裂，才能消除瓦斯突出的风险，提升采煤的安全度，加之受薄煤层厚度影响，压裂规模不大，裂缝波及范围受限。
4.综上，常规办法所能引起的煤层破裂体积较小，并且裂缝方向单一，裂缝规模小，压裂盲区突出，无法实现被治理煤层区域压裂均质化，达不到瓦斯防突和大面积快速解释和释放的目标。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置，解决现有技术中存在的上述问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.本实用新型的一种多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置，包括固定管、支撑架、伸缩喷射管、地面水平钻井装置、连续油管、信号接收发射装置、信号接收分析车和地面组合压裂装置，所述固定管外侧安装有所述支撑架和所述伸缩喷射管，所述固定管上端连接有油管至地面，所述地面水平钻井装置将所述连续油管下入所述油管内，其中地面布置有微震监测点，所述微震监测点内埋入所述信号接收发射装置，所述信号接收发射装置与所述信号接收分析车相连，所述地面组合压裂装置与所述信号接收分析车相连。
8.进一步的，所述微震监测点布置在以垂直井在煤层的落点为中心、在相应的地面大于压裂设计范围的3倍区域内。
9.进一步的，所述微震监测点布置呈蜘蛛网式。
10.进一步的，所述伸缩喷射管对对应的煤层纵层多层且横向多方向进行水力水平钻井，并形成蜂窝式水平井网。
11.再进一步的，所述地面组合压裂装置通过垂直井套管和蜂窝式水平井对目标煤层进行水力加砂压裂，并根据所述信号接收分析车的微震监测信息分析结果修整压裂速度和压力。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果：
13.本实用新型的多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置通过地面在垂直井煤层纵深多层、横向多方向，采用超高压、超长度的径向水力射孔，破坏了原煤层主应力分布状态，能引导压裂在蜂窝式水平井形成的范围内实现无盲区、均质化压裂，裂缝立体化波及范围大大提升，同时采用微震监测点的微震监测指导压裂全过程，实现了被治理区域裂缝全覆盖，瓦斯解释和释放快速度，消除了传统地下巷道瓦斯治理工艺的高成本、高风险、低效率的弊端，实现了低成本、高效率、低风险的瓦斯治理。
附图说明
14.下面结合附图说明对本实用新型作进一步说明。
15.图1为本实用新型的多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置的结构示意图。
16.附图标记说明：1、固定管；2、支撑架；3、伸缩喷射管；4、地面水平钻井装置；5、油管；6、连续油管；7、蜂窝式水平井网；8、落点；9、区域；10、微震监测点；11、信号接收发射装置；12、信号接收分析车；13、地面组合压裂装置。
具体实施方式
17.如图1所示，一种多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置，包括固定管1、支撑架2、伸缩喷射管3、地面水平钻井装置4、连续油管6、信号接收发射装置11、信号接收分析车12和地面组合压裂装置13，固定管1外侧安装有支撑架2和伸缩喷射管3，固定管1上端连接有油管5至地面，地面水平钻井装置4将连续油管6下入油管5内，其中地面布置有微震监测点10，微震监测点10内埋入信号接收发射装置11，信号接收发射装置11与信号接收分析车12相连，地面组合压裂装置13与信号接收分析车12相连。
18.其中，微震监测点10布置在以垂直井在煤层的落点8为中心、在相应的地面大于压裂设计范围的3倍区域9内。并且，微震监测点10布置呈蜘蛛网式。
19.具体的，水平钻井装置的伸缩喷射管3对对应的煤层纵层多层且横向多方向进行水力水平钻井，并形成蜂窝式水平井网7。
20.同时，地面组合压裂装置13通过垂直井套管和蜂窝式水平井对目标煤层进行水力加砂压裂，并根据信号接收分析车12的微震监测信息分析结果修整压裂速度和压力。此时，在地面布置的微震监测点10、信号接收发射装置11和信号接收分析车12，能够对压裂破岩过程进行监测和描述，并用以指导地面组合压裂装置13的压裂延伸的速度和方向，指导压裂速度和规模，实现被治理的瓦斯区域裂缝波及全区域，不出现盲区。
21.本实施例的多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置在实际使用时，首先在被治理煤层区域的地面用油田常规钻机钻直径为159mm的垂直井，穿过煤层100米，并下入套管固井，在地面用地面水平钻井装置在煤层位置的纵深高度多层次、横向的多方向用水力钻头在套管上开孔，然后下入带超高压喷嘴的连续耐压管和超高压软管，借助超高压水破岩钻孔技术，在已开孔的位置进行水平钻井施工，其中可将层次设计为五层次，每层次4个孔，共20个孔，每个孔的孔径为30mm
‑
50mm，长度为110m
‑
150m，完孔时间不超过10分钟，根据煤层的煤质特点，为防止塌孔，本次孔型采用梅花型，再在地面组织地面组合压裂装置2500型20台，形成大规模压裂模式，对水力钻孔形成的蜂窝立体区域进行压裂，本次压裂规模为
150方砂，3000方液，同时在地面部署微震监测系统，即微震监测点、信号接收发射装置和信号接收分析车，对压裂破岩过程进行监测和描述，并用以指导压裂延伸的速度和方向，指导压裂速度和规模，实现被治理的瓦斯区域裂缝波及全区域，不出现盲区。
22.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。


技术特征：
1.一种多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置，其特征在于：包括固定管、支撑架、伸缩喷射管、地面水平钻井装置、连续油管、信号接收发射装置、信号接收分析车和地面组合压裂装置，所述固定管外侧安装有所述支撑架和所述伸缩喷射管，所述固定管上端连接有油管至地面，所述地面水平钻井装置将所述连续油管下入所述油管内，其中地面布置有微震监测点，所述微震监测点内埋入所述信号接收发射装置，所述信号接收发射装置与所述信号接收分析车相连，所述地面组合压裂装置与所述信号接收分析车相连。2.根据权利要求1所述的一种多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置，其特征在于：所述微震监测点布置在以垂直井在煤层的落点为中心、在相应的地面大于压裂设计范围的3倍区域内。3.根据权利要求1所述的一种多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置，其特征在于：所述微震监测点布置呈蜘蛛网式。4.根据权利要求1所述的一种多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置，其特征在于：所述伸缩喷射管对对应的煤层纵层多层且横向多方向进行水力水平钻井，并形成蜂窝式水平井网。5.根据权利要求4所述的一种多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置，其特征在于：所述地面组合压裂装置通过垂直井套管和蜂窝式水平井对目标煤层进行水力加砂压裂，并根据所述信号接收分析车的微震监测信息分析结果修整压裂速度和压力。

技术总结
本实用新型公开了一种多层次多方向用超高压超长度水平钻井装置，包括固定管、支撑架、伸缩喷射管、地面水平钻井装置、连续油管、信号接收发射装置、信号接收分析车和地面组合压裂装置，固定管外侧安装有支撑架和伸缩喷射管，固定管上端连接有油管至地面，地面水平钻井装置将连续油管下入油管内，其中地面布置有微震监测点，微震监测点内埋入信号接收发射装置，信号接收发射装置与信号接收分析车相连，所述地面组合压裂装置与所述信号接收分析车相连。本实用新型能引导压裂在蜂窝式水平井形成的范围内实现无盲区、均质化压裂，裂缝立体化波及范围大大提升，同时能够实现被治理区域裂缝全覆盖，瓦斯解释和释放速度快。瓦斯解释和释放速度快。瓦斯解释和释放速度快。


技术研发人员：刘存玉 孟宪营 郝永军 牛清海 李大屯 李彦军 张瑞 冯纪朋
受保护的技术使用者：任丘市华北油田诚信工业有限公司
技术研发日：2021.08.02
技术公布日：2021/11/21