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一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法.pdf

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一种 利用 煤层气 地面 采采 瓦斯 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910036221

申请日:

20190115

公开号:

CN109519211A

公开日:

20190326

当前法律状态:

实质审查的生效

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效
IPC分类号: E21F7/00;E21F17/00;E21F17/18;G06Q50/02 主分类号: E21F7/00;E21F17/00;E21F17/18;G06Q50/02
申请人: 中煤科工集团重庆研究院有限公司
发明人: 付军辉;林府进;李日富;孙海涛;江万刚;王然;张玉明;马正恒;武文宾
地址: 400039 重庆市九龙坡区二郎科技城路6号
优先权:
专利代理机构: 11275 代理人: 杨柳岸
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910036221

授权公告号:

法律状态公告日:

20190419

法律状态类?#20572;?/td>

实质审查的生效

摘要

本发明涉及一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法,包括:S1:根据预抽煤层气地面井和采煤工作面条件,优选满足条件的预抽煤层气地面井;S2:采用通井规通井并洗井,采用钻孔电视探明地面井内的情况,判断是否具备改造为采动区瓦斯地面井的条件;S3:确定抽采瓦斯井段位置;S4:采用射孔装置进行生产井段射孔作业,形成抽采瓦斯通道;S5:?#37319;?#22320;面井井身防护措施;S6:根据采动卸压解吸瓦斯能力,?#37319;?#36866;宜的负压抽采设备及配套设施;S7:控制改造后地面井的抽采运行时间、抽采参数。本发明利用预抽瓦斯地面井改为采动区地面井抽采采煤工作面及采空区的瓦斯,实现一井多用的目的。节约成本的同时,保障采煤工作面瓦斯安全。

权利要求书

1.一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法,其特征在于:包括以下步骤: S1:根据预抽煤层气地面井和采煤工作面条件,优选满足条件的预抽煤层气地面井; S2:采用通井规通井并洗井,采用钻孔电视探明地面井内的情况,判断是否具备改造为采动区瓦斯地面井的条件; S3:确定抽采瓦斯井段位置; S4:采用射孔装置进行生产井段射孔作业,形成抽采瓦斯通道; S5:?#37319;?#22320;面井井身防护措施; S6:根据采动卸压解吸瓦斯能力,?#37319;?#36866;宜的负压抽采设备及配套设施; S7:控制改造后地面井的抽采运行时间、抽采参数。 2.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法,其特征在于:步骤S1中,所述优选满足条件的预抽煤层气地面井,其井位要求包括: 1)地面井位满足采动区地面井井场20*20m矩形尺寸,利于布置地面井瓦斯安全抽采系统; 2)该预抽地面井之前抽采煤层气属于正常运行状态,无其它影响井身结构破坏的问题; 3)布置靠近采区回风巷一侧处于0.15~0.45L区域内,其中L为工作面倾向长度,以便更好地抽采采煤工作面的瓦斯。 3.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法,其特征在于:步骤S2包括以下步骤: S21:采用通井规通井,并用钻具洗井,确保井内无泥浆; S22:采用地面井专用钻孔电视探井,探明确井内的变形破坏情况; S23?#21495;?#26029;井内无的变形破坏情况,确保井内能?#36335;?#23556;孔装置,不影响正常射孔作业。 4.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法,其特征在于:步骤S3包括以下步骤: S31:计算采场覆岩裂隙带的高度,满足: 其中,Ha表示采场覆岩裂隙带的高度,M为煤层厚度,?#31890;攏?#22343;表示岩?#26009;?#25968;; S32:确定射孔井段长度h2:?#29992;?#23618;?#35013;?#33267;采场覆岩裂隙带上边缘。 5.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法,其特征在于:在步骤S5中,射孔完成后,在井内?#37319;?#22871;管以增强地面井变形破坏,由于煤层埋深较?#24120;?#23558;地面井地表处悬挂,裂隙带向下部分采用筛孔布置,裂隙带向上部分为完整套管。 6.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法,其特征在于:步骤S6包括以下步骤: S61:抽采管径计算 地面煤层气抽采管的管径按单井最大流量30m3/min进行管路计算。 管径计算按以下公式: d=0.1457(Q/V)0.5其中,d表示抽采管内径,m;Q表示管内煤层气流量,m3/min;V表示煤层气流动速度,m/s,选经济流速5~15m/s; 由此,计算地面抽采管路管径; S62:地面煤层气抽采设备 地面抽采管道系统的主要设备包括:水环真空泵、泄爆器、防回火器、气水分离器、循环水箱、循环水泵、发电机和分流管路系?#22330;?7.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法,其特征在于:步骤S7中,当采煤工作面距采动区地面井水平井?#25991;?#31471;一定距离时,通过地面水环真空泵负压抽采;控制抽采负?#20849;?#36229;过预设阈值,当抽采负压超过预设阈值需停抽,待一定时间后再负压抽采,?#28304;搜?#29615;,直至抽采负压稳定在预设阈值以下,抽瓦斯量稳定,则连续抽采采动区和采空区的瓦斯,保障采煤工作面和采空区瓦斯安全。

说明书


一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法
技术领域


本发明属于煤层气抽采技术领域,涉及一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦
斯的方法。


背景技术


对于高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井,瓦斯治理是煤矿安全生产的重点。井下煤层钻
孔、顶板钻孔、顶板巷道及邻近层抽采受井下空间、时间限制?#27927;螅?#19981;能完全地解决煤矿井
下的瓦斯问题。经过多年的研究,发现通过地表施工地面井抽采是一种较好的方法。地面井
预抽井是从石油行业借鉴的技术方法,在原始煤层进行钻井压?#38597;?#37319;的方法,在我国应用
较为普遍,取得?#31169;?#22909;的成效。采动区地面井瓦斯抽采是指在采煤工作面距井位一定距离
布置采动区地面井,随着工作面的回采,采场覆岩扰动逐渐加剧,在覆岩一定?#27573;?#20869;将产生
富集瓦斯的裂隙场,通过地面井抽采裂隙场内的瓦斯,实?#31181;?#29702;采煤工作面瓦斯的目的。以
上2种方法针对的条件不同,如何合二为一,充分发挥两种地面井的优势,实现一井多用是
本专利要解决的方法。


基于现在煤矿存在大量的地面井预抽井的现状,通过对预抽地面井进行改造,使
其实现采动区抽采是较好的技术途径。


发明内容


有鉴于此,本发明的目的在于解决采煤工作面采动区瓦斯地面井的抽采问题,提
供一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法。


为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:


一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法,包括以下步骤:


S1:根据预抽煤层气地面井和采煤工作面条件,优选满足条件的预抽煤层气地面
井;


S2:采用通井规通井并洗井,采用钻孔电视探明地面井内的情况,判断是否具备改
造为采动区瓦斯地面井的条件;


S3:确定抽采瓦斯井段位置;


S4:采用射孔装置进行生产井段射孔作业,形成抽采瓦斯通道;


S5:?#37319;?#22320;面井井身防护措施;


S6:根据采动卸压解吸瓦斯能力,?#37319;?#36866;宜的负压抽采设备及配套设施;


S7:控制改造后地面井的抽采运行时间、抽采参数。


进一步,步骤S1中,所述优选满足条件的预抽煤层气地面井,其井位要求包括:


1)地面井位满足采动区地面井井场20*20m矩形尺寸,利于布置地面井瓦斯安全抽
采系统;


2)该预抽地面井之前抽采煤层气属于正常运行状态,无其它影响井身结构破坏的
问题;


3)布置靠近采区回风巷一侧处于0.15~0.45L区域内,其中L为工作面倾向长度,
以便更好地抽采采煤工作面的瓦斯。


进一步,步骤S2包括以下步骤:


S21:采用通井规通井,并用钻具洗井,确保井内无泥浆;


S22:采用地面井专用钻孔电视探井,探明确井内的变形破坏情况;


S23?#21495;?#26029;井内无的变形破坏情况,确保井内能?#36335;?#23556;孔装置,不影响正常射孔作
业。


进一步,步骤S3包括以下步骤:


S31:计算采场覆岩裂隙带的高度,满足:






其中,H
a表示采场覆岩裂隙带的高度,M为煤层厚度,?#31890;攏?#22343;表示岩?#26009;?#25968;;


S32:确定射孔井段长度h
2:?#29992;?#23618;?#35013;?#33267;采场覆岩裂隙带上边缘。


进一步,在步骤S5中,射孔完成后,在井内?#37319;?#22871;管以增强地面井变形破坏,由于
煤层埋深较?#24120;?#23558;地面井地表处悬挂,裂隙带向下部分采用筛孔布置,裂隙带向上部分为完
整套管。


进一步,步骤S6包括以下步骤:


S61:抽采管径计算


地面煤层气抽采管的管径按单井最大流量30m
3/min进行管路计算。


管径计算按以下公式:


d=0.1457(Q/V)
0.5


其中,d表示抽采管内径,m;Q表示管内煤层气流量,m
3/min;V表示煤层气流动速
度,m/s,选经济流速5~15m/s;


由此,计算地面抽采管路管径;


S62:地面煤层气抽采设备


地面抽采管道系统的主要设备包括:水环真空泵、泄爆器、防回火器、气水分离器、
循环水箱、循环水泵、发电机和分流管路系?#22330;?br>

进一步,步骤S7中,当采煤工作面距采动区地面井水平井?#25991;?#31471;一定距离时,通过
地面水环真空泵负压抽采;控制抽采负?#20849;?#36229;过预设阈值,当抽采负压超过预设阈值需停
抽,待一定时间后再负压抽采,?#28304;搜?#29615;,直至抽采负压稳定在预设阈值以下,抽瓦斯量稳
定,则连续抽采采动区和采空区的瓦斯,保障采煤工作面和采空区瓦斯安全。


本发明的有益效果在于:本发明利用预抽瓦斯地面井改为采动区地面井抽采采煤
工作面及采空区的瓦斯,实现一井多用的目的。节约成本的同时,保障采煤工作面瓦斯安
全。


附图说明


为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行
说明:


图1为本发明所述利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法流程图;


图2为本发明所述地面井井身防护方法示意图。


具体实施方式


下面将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。


如图1所示,一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法,包括以下步骤:


S1:根据预抽煤层气地面井和采煤工作面条件,优选满足条件的预抽煤层气地面
井;


S2:采用通井规通井并洗井,采用钻孔电视探明地面井内的情况,判断是否具备改
造为采动区瓦斯地面井的条件;


S3:确定抽采瓦斯井段位置;


S4:采用射孔装置进行生产井段射孔作业,形成抽采瓦斯通道;


S5:?#37319;?#22320;面井井身防护措施;


S6:根据采动卸压解吸瓦斯能力,?#37319;?#36866;宜的负压抽采设备及配套设施;


S7:控制改造后地面井的抽采运行时间、抽采参数。


进一步,步骤S1中,所述优选满足条件的预抽煤层气地面井,其井位要求包括:


1)地面井位满足采动区地面井井场20*20m矩形尺寸,利于布置地面井瓦斯安全抽
采系统;


2)该预抽地面井之前抽采煤层气属于正常运行状态,无其它影响井身结构破坏的
问题;


3)布置靠近采区回风巷一侧处于0.15~0.45L区域内,其中L为工作面倾向长度,
以便更好地抽采采煤工作面的瓦斯。


进一步,步骤S2包括以下步骤:


S21:采用通井规通井,并用钻具洗井,确保井内无泥浆;


S22:采用地面井专用钻孔电视探井,探明确井内的变形破坏情况;


S23?#21495;?#26029;井内无的变形破坏情况,确保井内能?#36335;?#23556;孔装置,不影响正常射孔作
业。


进一步,步骤S3包括以下步骤:


S31:计算采场覆岩裂隙带的高度,满足:






其中,H
a表示采场覆岩裂隙带的高度,M为煤层厚度,?#31890;攏?#22343;表示岩?#26009;?#25968;;


S32:确定射孔井段长度h
2:?#29992;?#23618;?#35013;?#33267;采场覆岩裂隙带上边缘。


步骤S4中,待采煤工作面推至井位附近时,抽采套管射孔长度h
2,如表1煤层射孔
基本数据表所示。


表1







进一步,如图2所示,在步骤S5中,射孔完成后,在井内?#37319;?#22871;管以增强地面井变形
破坏,由于煤层埋深较?#24120;?#23558;地面井地表处悬挂,裂隙带向下部分采用筛孔布置,裂隙带向
上部分为完整套管。


进一步,步骤S6包括以下步骤:


S61:抽采管径计算


地面煤层气抽采管的管径按单井最大流量30m
3/min进行管路计算。


管径计算按以下公式:


d=0.1457(Q/V)
0.5


其中,d表示抽采管内径,m;Q表示管内煤层气流量,m
3/min;V表示煤层气流动速
度,m/s,选经济流速5~15m/s;


由此,计算地面抽采管路管径;


S62:地面煤层气抽采设备


地面抽采管道系统的主要设备包括:水环真空泵、泄爆器、防回火器、气水分离器、
循环水箱、循环水泵、发电机和分流管路系?#22330;?br>

进一步,步骤S7中,当采煤工作面距采动区地面井水平井?#25991;?#31471;50m时,通过地面
水环真空泵负压抽采。控制抽采负?#20849;?#36229;过65kPa,当抽采负压超过65kPa需停抽,待12小时
再负压抽采,?#28304;搜?#29615;,直至抽采负压稳定在65kPa以下,抽瓦斯量稳定,则连续抽采采动区
和采空区的瓦斯,保障采煤工作面和采空区瓦斯安全。


最后说明的是,以上优选实施例仅用?#36816;?#26126;本发明的技术方?#20184;?#38750;限制,尽管通
过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在
形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的?#27573;А?br>

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