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CN111058891B - 一种井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法 - Google Patents

一种井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法 Download PDF

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CN111058891B CN201911262514.3A CN201911262514A CN111058891B CN 111058891 B CN111058891 B CN 111058891B CN 201911262514 A CN201911262514 A CN 201911262514A CN 111058891 B CN111058891 B CN 111058891B
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Abstract

本发明涉及了一种井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法，首先在工作面对应地表位置施工一排垂直钻井，依次采用水力压裂和超临界CO2压裂后，进行煤层瓦斯地面井抽采；在工作面内施工多排顺层钻孔，当地面井瓦斯抽采进入衰竭期，拆除地面瓦斯抽采设备，接入地面井注气系统，间歇式注入气体，进行煤层瓦斯井上注气驱替，井下顺层钻孔抽采，直至煤层达到回采标准；本发明方法充分发挥了地面垂直钻井压裂效果好、驱替抽采效率高、井下顺层钻孔抽采成本低的特征，合理规划地面垂直井和井下顺层钻孔瓦斯抽采时空衔接关系，将进入衰竭期的垂直抽采井改为注气井，提高地面垂直井利用率，降低瓦斯抽采成本，促进采掘接续紧张矿井瓦斯有效治理。

Description

一种井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法
技术领域
本发明涉及煤层瓦斯抽采技术领域，尤其涉及一种井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法。
背景技术
煤层瓦斯抽采方式通常可以分为两大类：一类为井上瓦斯抽采，另一类为井下瓦斯抽采。井上瓦斯抽采主要是通过在地面施工垂直井或水平井到煤层进行瓦斯抽采的方式，其具有抽采期长、抽采产量高、抽采浓度大、不受井下采掘工程影响的特点，但工程费用和后期抽采设备、管路维护费用较高。井下瓦斯抽采主要是通过在井下巷道内施工顺层或穿层钻孔进行瓦斯抽采的方式，其具有施工方式简单、抽采成本低、作用范围广的特点，但抽采效率低、抽采的瓦斯浓度不高、抽采工程的进行受井下采掘工程的影响大。目前，煤层瓦斯多进行井上下同时抽采或者一种方式抽采，其使得煤矿瓦斯治理成本过高或者抽采效率低下。为克服上述问题，本发明提供一种井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法，
发明内容
本发明的目的是克服现有煤矿井上瓦斯抽采和井下瓦斯抽采各自的不足，提供一种井上井下下接替抽采煤层瓦斯的方法，分别发挥地面垂直井压裂增透效果好、抽采产量高，注气驱替抽采效率高，井下顺层钻孔抽采成本低的特点，实现煤层瓦斯高效、可靠、低成本抽采。
一种井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法，所述方法包括以下步骤：
1)在地面施工一排垂直钻井穿透煤层；
2)向所述垂直钻井内依次注入压裂液、携沙液和顶替液，进行煤层水力压裂；
3)水力压裂结束之后，向垂直钻井注入超临界CO2进行超临界CO2煤层压裂；
4)垂直钻井井口安装地面瓦斯抽采设备和抽采数据采集设备进行煤层瓦斯井上抽采；
5)进行井下预掘巷道掘进并在回采巷道向煤层施工多排顺层钻孔，顺层钻孔接入井下瓦斯抽采系统；
6)当地面垂直钻井瓦斯抽采量连续7天低于峰值抽采量的
Figure BDA0002311956270000011
时，拆除地面瓦斯抽采设备，垂直钻井接入地面注气系统，向垂直钻井间歇式注入气体，进行煤层瓦斯井上注气驱替、井下顺层钻孔抽采，直至煤层达到回采标准。
进一步地，垂直钻井处于井下待采工作面倾向中轴线上，且垂直钻井间距为80m-800m。
进一步地，煤层水力压裂的压裂压力大于20MPa。
进一步地，煤层超临界CO2压裂的压裂压力大于30MPa。
进一步地，每一排顺层钻孔中最外侧顺层钻孔距邻近垂直钻井的横向间距为10m-150m，井下顺层钻孔间距为1m-15m。
进一步地，所述地面井注气系统所注入气体为空气、CO2或N2。
进一步地，地面注气系统向垂直钻井注气的注气压力为0.8MPa-2MPa。
有益效果：本发明首先从地面向煤层施工一排垂直井，发挥了地面垂直井瓦斯抽采不受井下采掘工程影响的优势。进行两次煤层压裂，极大了促进了煤层裂隙的发育，增加了钻井的产量。随着地面井瓦斯抽采工程的进行，钻井抽采产量不断减少，当钻井进入衰竭期，拆除地面瓦斯抽采设备，接入地面井注气系统，进行煤层瓦斯井上注气驱替、井下顺层钻孔抽采，能够有效节省地面抽采设备和管路的维护费用，提高地面垂直井利用率，增加抽采效率，消除抽采空白带。
附图说明
图1是井上下瓦斯抽采钻孔布置图；
图2是图1的A-A剖面图；
图中：1-垂直钻井，2-煤层，3-顺层钻孔，4-地面瓦斯抽采设备和抽采数据采集设备，5-回采巷道，6-开切眼。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1-2所示：一种井上下接替抽采煤层瓦斯的方法，按照以下步骤进行：
1)从地面施工一排垂直钻井1穿透煤层2，垂直钻井1位于待采工作面倾向中轴线上，垂直钻井1直径为139.7mm，钻井间距为400m，距开切眼6最近的垂直钻井1到开切眼6的距离为400m；
2)向垂直钻井1内依次注入压裂液、携沙液和顶替液，进行煤层水力压裂，煤层水力压裂的压裂压力为25MPa；
3)水力压裂结束之后，向垂直钻井1注入超临界CO2，超临界CO2压裂的压裂压力为35MPa；
4)垂直钻井1井口安装地面瓦斯抽采设备和抽采数据采集设备4进行煤层瓦斯井上抽采；
5)掘进回采巷道，在回采巷道向煤层施工多排垂直于工作面走向的顺层钻孔3，顺层钻孔间距5～8m，孔径113mm，外侧顺层钻孔3与邻近的垂直钻井间的距离为50m。
6)地面垂直井抽采峰值产气量为1600m3/d，当抽采300d时，钻井产气量连续7天小于320m3/d，此时，拆除地面瓦斯抽采设备，接入地面井注气系统，间歇式注入CO2，注气压力为1MPa，进行煤层瓦斯井上注气驱替、井下顺层钻孔抽采，直至煤层达到回采标准。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1）在地面施工一排垂直钻井穿透煤层；
2）向所述垂直钻井内依次注入压裂液、携沙液和顶替液，进行煤层水力压裂；
3）水力压裂结束之后，向垂直钻井注入超临界CO2进行超临界CO2煤层压裂；
4）垂直钻井井口安装地面瓦斯抽采设备和抽采数据采集设备进行煤层瓦斯井上抽采；
5）井下预掘回采巷道，并在回采巷道向煤层施工多排顺层钻孔，顺层钻孔接入井下瓦斯抽采系统；
6）当地面垂直钻井瓦斯抽采量连续7天低于峰值抽采量的五分之一时，拆除地面瓦斯抽采设备，垂直钻井接入地面注气系统，向垂直钻井间歇式注入气体，进行煤层瓦斯井上注气驱替、井下顺层钻孔抽采，直至煤层达到回采标准；垂直钻井处于井下待采工作面倾向中轴线上，且垂直钻井间距为80m-800m；每一排顺层钻孔中最外侧顺层钻孔距邻近垂直钻井的横向间距为10m-150m，井下顺层钻孔间距为1m-15m。
2.根据权利要求1所述的井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法，其特征在于：煤层水力压裂的压裂压力大于20MPa。
3.根据权利要求1所述的井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法，其特征在于：煤层超临界CO2压裂的压裂压力大于30MPa。
4.根据权利要求1所述的井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法，其特征在于：地面注气系统所注入气体为空气、CO2或N2。
5.根据权利要求1所述的井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法，其特征在于：地面注气系统向垂直钻井注气的注气压力为0.8MPa-2MPa。
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