1.本发明属于煤层气压裂技术领域，具体涉及一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法。
背景技术：2.煤层气俗称“瓦斯”，是煤的伴生矿产资源，其主要成分为甲烷，以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中。是一种重要的非常规天然气。我国煤层气资源主要可划分为东北、华北、西北和南方四大煤层气聚集区。南方气区主要分布在川南-黔西-滇东地区，因集中分布煤层厚度大、层数多、含气量高的晚二叠世含煤地层已成为煤层气勘探开发的重点战略接替区。
3.南方煤层气集聚区又以贵州省二叠系龙潭组煤储层为最为典型。贵州煤层气地质资源量超过3万亿m3，位居全国第三，接近全国资源总量的10％。但贵州省煤层气资源开发水平整体落后，基础理论不足，尚未形成与之适配的开发技术体系。在贵州煤储层中，有一种煤体厚度较大(通常在5-10m之间，局部甚至更厚)、含气量较高的煤层。由于贵州煤层整体强度较低，这种煤层一般是由上部原生结构煤、下部构造粉碎煤组成的复合煤层。按照现有工艺技术，采用水平井在原生构造煤层中可以钻井压裂，但是在构造煤层中钻井成功困难，压裂难以改造。若仅仅对此类复合煤层的上部原生结构煤进行开发，势必造成可动用资源量偏少，难以形成产能优势。现行有些技术，建议对构造煤层实施间接压裂，即通过原生结构煤上部顶板进行压裂。但这种压裂技术只能对原生结构煤实施间接改造，对复合煤层下部的构造煤影响有限，也很难起到有效开发煤层气的效果。因此，必须对现有的压裂改造与开采方法实施改进，既能起到有效改造原生构造煤层的作用，又能对构造煤层形成有效泄压，以达到促进其内部瓦斯解吸与运移的目的。
技术实现要素：4.为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，使得开采方式既能起到有效改造原生构造煤层的作用，又能对构造煤层形成有效泄压，以达到促进其内部瓦斯解吸与运移的目的。
5.本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
6.本发明目的在于提供一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，其特征在于，分别对上部原生煤层与下部构造煤层的下伏地层分别进行水平井的钻井、下套管、固定，得到上部水平井和下部水平井，所述上部水平井与下部水平井钻井方向相反；
7.对所述上部水平井与下部水平井实施分簇压裂段和各分簇压裂段射孔作业，上部水平井分簇压裂段与下部水平井分簇压裂段交错设置；
8.对下部水平井分簇压裂施工，施工结束后通过井筒进行泄压与反排压裂液，以实现对下伏地层和构造煤层的充分泄压；
9.对上部水平井分簇压裂施工，施工结束后通过井筒进行泄压与反排压裂液，以实
现对原生煤层的泄压；
10.利用上部水平井采气，利用下部水平井排水。
11.进一步的，所述上部水平井的井眼设置于所述原生煤层中部偏上。
12.进一步的，所述上部水平井设置在原生煤-构造煤交界面以上0.8～1.2m的距离。
13.进一步的，所述上部水平井与所述原生煤-构造煤交界面平行，或与向斜盆地的向斜轴线平行。
14.进一步的，所述上部水平井的长度为500～5000m，上部水平井的长度与煤层厚度成正比。
15.进一步的，所述下部水平井设置在构造煤-底板地层交界面以上0.8～1.2m的距离。
16.进一步的，所述下部水平井与所述构造煤-底板地层交界面平行，或与向斜盆地的向斜轴线平行。
17.进一步的，相邻两个所述上部水平井分簇压裂段之间的距离为10～15m，相邻两个所述上部水平井的分簇压裂段之间的距离与原生煤层的厚度成反比。
18.进一步的，所述上部水平井各分簇压裂段射孔采用定向射孔，所述上部水平井各分簇压裂段射孔与原生煤层层面的夹角小于等于
±
30
°
。
19.进一步的，相邻两个所述下部水平井分簇压裂段之间的距离为10～20m，相邻两个所述下部水平井的分簇压裂段之间的距离与构造煤层的厚度成反比。
20.进一步的，所述下部水平井各分簇压裂段射孔采用定向射孔，所述下部水平井各分簇压裂段射孔均匀设置于所述下部水平井的上部。
21.进一步的，对下部水平井于上部水平井分簇压裂施工时，采用石英砂作为支撑剂，采用活性水压裂液。
22.进一步的，所述压裂液为前置液-携砂液-顶替液组合压裂液。
23.进一步的，所述支撑剂采用石英砂与陶粒的组合物，所述石英砂与陶粒的比值为质量比3.8-4.2。
24.与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：
25.本发明基于泄压要求进行了上部水平井、下部水平井的先后压裂。即，在进行原生结构煤压裂之前，先进行下部水平井分簇压裂，创造应力释放的泄压区，更加有利于本发明煤层的压裂和解吸，同时由于构造煤层下部泄压，有利于其内部瓦斯解吸进而运移到原生煤层的裂隙中。
26.本发明实现了对构造煤层的间接压裂与上下联合泄压。在进行构造煤层瓦斯开采前，通过间接压裂实现，即通过对其下伏地层(底板岩层)压裂泄压，上部原生结构煤压裂泄压，达到降低构造煤层储层压力以促进构造煤层瓦斯解吸进而开发的目的。
27.本发明充分考虑上下两层水平井的各自排采优势。利用双层水平井，充分考虑了两层水平井的各自作用优势、水与瓦斯的各自运移性能，即上部水平井主要采气、下部水平井主要排水。
28.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
29.图1为本发明一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法的系统示意图。
30.图2为本发明一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法上部水平井射孔的纵向剖面图。
31.图3为本发明一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法下部水平井射孔的纵向剖面图。
32.附图中，1为上覆岩层，2为原生煤层，3为构造煤层，4为下伏地层，5为上部水平井，6为下部水平井，7为原生煤-构造煤交界面，8为构造煤-底板地层交界面，9为上部水平井分簇压裂段，10为下部水平井分簇压裂段，11为上部水平井分簇压裂段相邻间距， 12为下部水平井分簇压裂段相邻间距，13为上部水平井与原生煤-构造煤交界面的距离， 14为下部水平井与构造煤-底板地层交界面的距离，15为上部水平井竖直井筒段，16为下部水平井竖直井筒段，17为下部水平井套管，18为下部水平井水泥环，20为下部水平井射孔孔眼，21为上部水平井套管，22为上部水平井水泥环，24为上部水平井射孔孔眼。
具体实施方式
33.以下结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
34.需要说明的是，本发明中的复合煤层是指上覆岩层1与下伏地层4之间的煤层，由上部原生煤层2与下部构造煤层3组成。本发明中下伏地层4指底板地层。
35.一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，分别对上部原生煤层2与下部构造煤层3的下伏地层4分别进行水平井的钻井、下套管、固定，得到上部水平井5和下部水平井6，上部水平井5与下部水平井6钻井方向相反；上部水平井5与下部水平井6 在下套管后利用水泥对水平井进行固定，形成上部水平井水泥环22与下部水平井水泥环 18。
36.对上部水平井5与下部水平井6实施分簇压裂段和各分簇压裂段射孔作业，上部水平井分簇压裂段9与下部水平井分簇压裂段10交错设置；上部水平井5位于下部水平井 6的正上方，长度相同，钻井方向与下部水平井6方向相反，上部水平井分簇压裂段9 与下部水平井分簇压裂段10交错设置。
37.对下部水平井6分簇压裂施工，施工结束后通过下部水平井竖直井筒段16进行泄压与反排压裂液，以实现对下伏地层4和构造煤层3的充分泄压；由于下伏地层4为非煤层，完整性好，强度高且滤失偏小，排量比上部水平井5压裂要低一些。该井压裂施工结束后先进行一段时间的泄压与压裂液反排，实现对下伏地层4及构造煤层3的泄压，以便在原生构造煤层下部形成一定范围的泄压扰动区，同时也能促进构造煤层3区域的储层增透与瓦斯解吸渗流。
38.对上部水平井5分簇压裂施工，施工结束后通过上部水平井竖直井筒段15进行泄压与反排压裂液，以实现对原生煤层2的泄压；压裂施工结束后一段时间可对上部水平井5 实施泄压与压裂液的反排，实现对原生煤层2的泄压，达到促进原生煤层2瓦斯解吸、提高煤层气开采效率的目的。
39.利用上部水平井5采气，利用下部水平井6排水。待上部水平井5与下部水平井6 都
完成施工作业后，可考虑采取上部水平井5采气、下部水平井6排水的排采作业方式。因瓦斯气体密度小，往上部运移，可充分发挥利用上部水平井5采气的功用；因水的密度大，主要往下部渗流，可充分发挥利用下部水平井6排水的功用。该操作可以实现利用双层水平井对原生结构煤-构造煤的复合煤层的泄压、增透和提高排采效率的综合目标。
40.本发明通过上部原生煤层2中的上部水平井5与下伏地层4中的下部水平井6平行相对设置，对两层水平井分次裂压施工，实现上部原生煤层2与下部构造煤层3的压裂改造与瓦斯开采。在进行原生结构煤压裂之前，先进行下部水平井6分簇压裂，创造应力释放的泄压区，更加有利于本发明煤层的压裂和解吸，同时由于构造煤层下部泄压，有利于其内部瓦斯解吸进而运移到原生煤层的裂隙中。
41.在一具体实施例中，上部水平井5的井眼设置于原生煤层中部偏上。
42.优选的，上部水平井5设置在原生煤-构造煤交界面7以上0.8～1.2m的距离。
43.在一具体实施例中，上部水平井5与原生煤-构造煤交界面7平行，当对向斜盆地进行施工时，上部水平井5与向斜盆地的向斜轴线平行。
44.为了选择合适的上部水平井5长度，一般通过结合煤层的平整度、局部构造特征及地面的施工条件等综合确定，上部水平井5的长度为500～5000m，一般情况下，上部水平井5的长度与煤层厚度成正比，即煤层较厚时，上部水平井5长度越长，煤层较薄时，上部水平井5长度越短。下部水平井6的长度与上部水平井5的长度一致，为500～5000m。
45.优选的，下部水平井6设置在构造煤-底板地层交界面8以上0.8～1.2m的距离。
46.在一具体实施例中，下部水平井6与构造煤-底板地层交界面8平行，当对向斜盆地进行施工时，下部水平井6与向斜盆地的向斜轴线平行。
47.为了确保煤层体量与改造程度相匹配，相邻两个上部水平井5的分簇压裂段之间的距离为10～15m，相邻两个上部水平井5的分簇压裂段之间的距离与原生煤层的厚度成反比，即当原生煤层2厚度较小时分簇距离可取高值、煤层厚度较大时分簇距离取低值。
48.上部水平井5各分簇压裂段射孔采用定向射孔，上部水平井5各分簇压裂段射孔与原生煤层2层面的夹角小于等于
±
30
°
。以平行煤层面射孔为主，孔眼分布在井筒两侧。
49.相邻两个下部水平井6的分簇压裂段之间的距离为10～20m，相邻两个下部水平井6 的分簇压裂段之间的距离与构造煤层3的厚度成反比。
50.下部水平井6各分簇压裂段射孔采用定向射孔，下部水平井6各分簇压裂段射孔均匀设置于下部水平井6的上部，以实现对水平井与煤层平行面上部的岩层压裂改造为主，孔眼均匀分布。
51.在一种实施例中，对下部水平井6于上部水平井5分簇压裂施工时，采用石英砂作为支撑剂，采用活性水压裂液。压裂液为前置液-携砂液-顶替液组合压裂液。
52.在另一种实施例中，支撑剂采用石英砂与陶粒的组合物，石英砂与陶粒的比值为质量比3.8-4.2。
53.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
54.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
技术特征：1.一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，其特征在于：分别对上部原生煤层与下部构造煤层的下伏地层分别进行水平井的钻井、下套管、固定，得到上部水平井和下部水平井，所述上部水平井与下部水平井钻井方向相反；对所述上部水平井与下部水平井实施分簇压裂段和各分簇压裂段射孔作业，上部水平井分簇压裂段与下部水平井分簇压裂段交错设置；对下部水平井分簇压裂施工，施工结束后通过井筒进行泄压与反排压裂液，以实现对下伏地层和构造煤层的充分泄压；对上部水平井分簇压裂施工，施工结束后通过井筒进行泄压与反排压裂液，以实现对原生煤层的泄压；利用上部水平井采气，利用下部水平井排水。2.如权利要求1所述一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，其特征在于：所述上部水平井的井眼设置于所述原生煤层中部偏上。3.如权利要求2所述一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，其特征在于：所述上部水平井设置在原生煤-构造煤交界面以上0.8～1.2m的距离。4.如权利要求1所述一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，其特征在于：所述上部水平井的长度为500～5000m，上部水平井的长度与煤层厚度成正比。5.如权利要求1所述一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，其特征在于：所述下部水平井设置在构造煤-底板地层交界面以上0.8～1.2m的距离。6.如权利要求5所述一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，其特征在于：所述下部水平井与所述构造煤-底板地层交界面平行，或与向斜盆地的向斜轴线平行。7.如权利要求1所述一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，其特征在于：相邻两个所述上部水平井分簇压裂段之间的距离为10～15m，相邻两个所述上部水平井的分簇压裂段之间的距离与原生煤层的厚度成反比。8.如权利要求7所述一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，其特征在于：所述上部水平井各分簇压裂段射孔采用定向射孔，所述上部水平井各分簇压裂段射孔与原生煤层层面的夹角小于等于
±
30
°
。9.如权利要求1所述一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，其特征在于：相邻两个所述下部水平井分簇压裂段之间的距离为10～20m，相邻两个所述下部水平井的分簇压裂段之间的距离与构造煤层的厚度成反比。10.如权利要求9所述一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，其特征在于：所述下部水平井各分簇压裂段射孔采用定向射孔，所述下部水平井各分簇压裂段射孔均匀设置于所述下部水平井的上部。
技术总结本发明提供一种原生煤与构造煤复合煤层气压裂开采方法，分别对上部原生煤层与下部构造煤层的下伏地层分别进行水平井的钻井、下套管、固定，得到上部水平井和下部水平井，所述上部水平井与下部水平井钻井方向相反；对所述上部水平井与下部水平井实施分簇压裂段和各分簇压裂段射孔作业，上部水平井分簇压裂段与下部水平井分簇压裂段交错设置；对下部水平井与上部水平井分簇压裂施工，利用上部水平井采气，利用下部水平井排水。本发明适用于上部原生结构煤与下部构造煤组成的复合煤层的压裂改造与煤层气开采。改造与煤层气开采。改造与煤层气开采。
技术研发人员：魏元龙 赵凌云 刘伟 韩忠勤 吴章利 郭志军 周培明 张雄
受保护的技术使用者：贵州省油气勘查开发工程研究院
技术研发日：2022.04.08
技术公布日：2022/7/5
