一种穿煤层长壁开采区的垂直油气井的布置方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种垂直油气井的布置方法，特别是一种穿煤层长壁开采区的垂直油气井的布置方法。
【背景技术】
[0002]过去数十年，在油气开发领域围绕油气井的井筒稳定性研究，学术界和工业界都开展了大量的工作，并取得了丰硕的成果，但其中绝大部分研究都是围绕钻井过程中井眼的稳定性展开的。对于煤层长壁开采影响下采区内垂直油气井的稳定性一一这一新出现的工程问题的研究尚处于起步阶段。目前，现场工程实践中，油气井均沿保护煤柱(长壁工作面区段煤柱)的中心线布置，而未考虑煤柱两侧工作面先后回采带来的对油气井稳定性影响的差异。
[0003]我国的鄂尔多斯盆地，新疆的塔里木盆地以及准噶尔盆地等地区，不仅赋含丰富的煤炭资源，同时深部地层中也蕴含大量的石油、天然气等碳氢化合物能源，如乌鲁木齐就被称为“油田上的煤城”。预计随着我国页岩气、致密砂岩气、页岩油、天然气水合物等非常规油气资源开发的逐步发展，在上述地区上部煤层与下部油气资源协调开采的工程实例也将越来越多。工程实践中也会出现上部煤层采动影响下穿过采区的垂直油气井容易破断、堵塞、不出气、服务寿命短等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种穿煤层长壁开采区的垂直油气井的布置方法，解决煤层与深部油气资源协调开采过程中，煤层长壁开采影响下穿煤层开采区的油气井的稳定性问题。
[0005]本发明的目的是这样实现的:该方法将井筒保护煤柱两侧长壁工作面先后回采的综合采动影响考虑在内，从煤柱尺寸设计及油气井布井位置选择两方面出发，实现煤层与深部油气资源的安全、高效协调开采；方法步骤包括:
[0006]步骤一、穿煤层长壁开采区的垂直油气井布置位置的初步确定:
[0007]在煤柱两侧长壁工作面先后回采的综合采动影响下，取得井筒变形量最小的布井位置并不位于保护煤柱中心线，而是位于煤柱中心线偏向后回采的工作面一侧；
[0008]步骤二、煤层长壁开采影响下油气井稳定性的数值模拟分析:
[0009]对布井区域地质资料及煤层开采技术条件进行调查，依此建立数值模拟地质模型，根据煤柱尺寸与布井位置偏移量不同设计若干组实验方案，进行数值模拟分析；
[0010]步骤三、基于长壁开采影响下井筒变形量数值模拟分析的井筒保护煤柱尺寸设计及布井位置优选:
[0011]受煤层采动影响，井筒失稳模式以剪切失稳为主，故以剪切变形作为衡量井筒稳定的评价参数，从维护井筒稳定和提高资源回收率两方面综合考虑，对井筒变形量进行预测，设计合理的井筒保护煤柱尺寸并优选油气井的布置位置；对于埋深范围在100?600m的煤层，油气井保护煤柱，即长壁工作面区段煤柱宽度为30?70m，井筒布置在煤柱中心线偏向后回采的工作面一侧、偏移距离为7?10m，此时，油气井变形量最小、稳定性最好。
[0012]有益效果，由于采用了上述方案，本方法充分考虑了保护煤柱两侧长壁工作面先后回采对井筒稳定性的综合影响，摒弃了将油气井沿井筒保护煤柱中心线布置的传统布井方式，将油气井布置在偏向后开采工作面的一侧更利于井筒稳定，有利于实现煤层与深部油气资源的安全、高效协调开采。
[0013]优点:本方法简单易行，实施成本低、收益大，既可严格按本方法的实施步骤对煤柱尺寸及油气井布置位置进行合理设计及优选，亦可直接借鉴前期研究工作得到的一般规律，即煤柱宽度及布井位置偏离煤柱中心线的距离，对不同煤层埋深条件下油气井保护煤柱的尺寸进行设计并优选布井布置。
【附图说明】
:
[0014]图1是本发明的穿煤层长壁开采区的垂直油气井示意图。
[0015]图2是本发明实施例的二维地质模型示意图。
[0016]图3是本发明的数值模拟分析实例中煤柱及油气井布置位置示意图。
[0017]图中，M为煤层厚度；H±、HT分别为煤层上覆岩层厚度、下伏岩层厚度山为模型宽度；W1?W5为油气井布置的5条备选路径。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:图2为本发明实施例的某矿区典型地质条件下长壁工作面区段煤柱及布井位置优选的二维地质模型示意图。
[0019]图3为本发明的数值模拟分析实例中不同方案对应的煤柱尺寸(20m( La?Li^ 70m)及油气井布置位置示意图。
[0020]该方法将井筒保护煤柱两侧长壁工作面先后回采的综合采动影响考虑在内，从煤柱尺寸设计及油气井布井位置选择两方面出发，实现煤层与深部油气资源的安全、高效协调开采；方法步骤如下:
[0021](I)第一步:穿煤层长壁开采区的垂直油气井布置位置的初步确定:
[0022]在煤柱两侧长壁工作面先后回采的综合采动影响下，取得井筒变形量最小的布井位置并不位于保护煤柱中心线，而是位于煤柱中心线偏向后回采的工作面一侧；
[0023](2)第二步:煤层长壁开采影响下油气井稳定性的数值模拟分析:
[0024]对布井区域地质资料及煤层开采技术条件进行调查，依此建立数值模拟地质模型，根据煤柱尺寸与布井位置偏移量不同设计若干组实验方案，进行数值模拟分析；
[0025]通过现场调研与资料收集，了解布井区域的地质条件及煤层开采技术条件，包括覆岩岩性与岩层厚度、煤层埋深、地应力、地质构造、地表形态、煤岩层倾角、地下水赋存情况、煤层采高、开采方法与顶板管理方式、工作面布置方式、开采顺序及推进方向、开采速度等。依此建立数值模拟地质模型，根据煤柱尺寸、布井位置偏移煤柱中心线距离的不同设计若干组实验方案，进行数值模拟分析；
[0026](3)第三步:基于长壁开采影响下井筒变形量数值模拟分析的井筒保护煤柱尺寸设计及布井位置优选:
[0027]受煤层采动影响，井筒失稳模式以剪切失稳为主，故以剪切变形作为衡量井筒稳定的评价参数，从维护井筒稳定和提高资源回收率两方面综合考虑，对井筒变形量进行预测，设计合理的井筒保护煤柱尺寸并优选油气井的布置位置；对于埋深范围在100?600m的煤层，油气井保护煤柱，即长壁工作面区段煤柱宽度为30?70m，井筒布置在煤柱中心线偏向后回采的工作面一侧、偏移距离为7?10m，此时，油气井变形量最小、稳定性最好。
【主权项】
1.一种穿煤层长壁开采区的垂直油气井的布置方法，其特征是:该方法将井筒保护煤柱两侧长壁工作面先后回采的综合采动影响考虑在内，从煤柱尺寸设计及油气井布井位置选择两方面出发，实现煤层与深部油气资源的安全、高效协调开采；方法步骤包括: 步骤一、穿煤层长壁开采区的垂直油气井布置位置的初步确定: 在煤柱两侧长壁工作面先后回采的综合采动影响下，取得井筒变形量最小的布井位置并不位于保护煤柱中心线，而是位于煤柱中心线偏向后回采的工作面一侧； 步骤二、煤层长壁开采影响下油气井稳定性的数值模拟分析: 对布井区域地质资料及煤层开采技术条件进行调查，依此建立数值模拟地质模型，根据煤柱尺寸与布井位置偏移量不同设计若干组实验方案，进行数值模拟分析； 步骤三、基于长壁开采影响下井筒变形量数值模拟分析的井筒保护煤柱尺寸设计及布井位置优选: 受煤层采动影响，井筒失稳模式以剪切失稳为主，故以剪切变形作为衡量井筒稳定的评价参数，从维护井筒稳定和提高资源回收率两方面综合考虑，对井筒变形量进行预测，设计合理的井筒保护煤柱尺寸并优选油气井的布置位置；对于埋深范围在100?600 m的煤层，油气井保护煤柱，即长壁工作面区段煤柱宽度为30?70 m，井筒布置在煤柱中心线偏向后回采的工作面一侧、偏移距离为7?10 m，此时，油气井变形量最小、稳定性最好。
【专利摘要】一种穿煤层长壁开采区的垂直油气井的布置方法，属于垂直油气井的布置方法。方法：(1)穿煤层长壁开采区的垂直油气井布置位置的初步确定；(2)煤层长壁开采影响下油气井稳定性的数值模拟分析；(3)基于长壁开采影响下井筒变形量数值模拟分析的井筒保护煤柱尺寸设计及布井位置优选。该方法通过地质资料收集、地质模型建立以及煤层采动影响下井筒变形量预测三方面工作对穿煤层长壁开采区的垂直油气井的布置位置进行选择。优点：综合了区域的地层特征、煤层开采技术参数和井筒保护煤柱两侧长壁工作面先后回采的综合采动影响，可靠性高；实现采动影响下穿煤层开采区的垂直油气井稳定性的有效控制及浅部煤层与深部油气资源的安全、高效协调开采。
【IPC分类】E21B43/30
【公开号】CN105064977
【申请号】CN201510482044
【发明人】梁顺, 李学华, 傅雪海, 谭英明, 姚强岭, 牛钦环, 武越超
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月3日