[發明專利]水力掏穴卸壓開采煤層氣方法

無效

• 申請號: 201010102300.2
• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN101775975A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 馮立杰;姜光杰;王金鳳;蔣猛;曹曉麗;姜錫慧;劉振鋒;楊武洲;郭一格;范永杰;孫明闖;張文勇;鄧珺
• 申請（專利權）人: 鄭州大學;河南省煤層氣開發利用有限公司;河南礦山搶險救災中心
• 主分類號: E21B43/17
• 分類號: E21B43/17;E21B33/03;E21B43/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及煤層氣開采技術領域，特別涉及松軟、低滲、高突煤儲層的一種水力掏穴卸壓開采煤層氣方法。

背景技術

河南省滎鞏、登封地區煤層，結構復雜、煤質松軟，以韌性變形為主，主要由層間滑動造成，是強烈塑性變形的產物。強烈的構造破壞使煤體呈鱗片狀或土狀，滲透性極差(均在0.001mD以下)，又因其普遍具有松軟、低滲、高瓦斯及較好封存條件的特性，往往是煤與瓦斯突發區。對于此類松軟、低滲透、高瓦斯、高突煤儲層的煤層氣，目前還沒有有效的提前地面開采方法，采用公知的直井壓裂和叢式井方法效果很差，嚴重制約了此類煤田的開發。

習知的煤層氣開發技術中，往往涉及到在煤層氣開發井的煤層中通過工具擴眼方式或負壓方式或爆破方式擴孔掏穴，在井底煤層形成卸壓區，增加煤層裂縫的透氣性，提高煤層氣產量。如中國專利ZL?200620032323.X介紹的一種噴射式擴孔掏穴器，包括接頭和擴孔掏穴刀，二者之間鉸鏈連接，洞穴直徑取決于擴孔掏穴刀的長度。再如中國專利ZL?200610047360.2介紹的煤層氣井爆破式洞穴完井工藝方法，包括洞穴爆破成形、洞穴形態檢測、撈屑三大技術要點，采用炸藥起爆成穴，然后井下清屑的方法完成。

以上技術的掏穴直徑有限，且不同程度存在不安全及環境污染的因素，不適合松軟、低滲、高瓦斯、高突煤儲層的煤層氣開發。

發明內容

本發明的目的正是針對現有技術不足而提供一種水力掏穴卸壓開采煤層氣方法。該技術解決了松軟、低滲、高瓦斯、高突出煤儲層煤層開發工藝的關鍵技術難題。

本發明的目的可通過下述技術措施(步驟)來實現：

(1)設置煤層氣開采井。采用大口徑鉆機，穿過煤層頂板進入煤層少許，設置一個能注水、排水、出氣的煤層氣開采井；在井孔四周加裝套管至煤層頂板，套管與煤層以上地層采用公知方法固定連接。

(2)機械掏穴。前述煤層氣開采井完成后，利用現有機械掏穴工具對鉆井下部煤層進行掏穴，洞穴盡可能大。

(3)下放沖水機器人。前述洞穴完成，從前述煤層氣開采井一側下放防爆可潛水沖水機器人至洞穴，機器人通過軟質水管與地面水泵連通。

(4)安裝排水裝置。前述洞穴完成，在前述煤層氣開采井另一側安裝排水裝置，排水裝置是可排煤水的深井泵或潛水泵等。

(5)封口裝置。前述煤層氣開采井的大口徑鉆孔加裝封井裝置，且能通過排水管、注水軟管、出氣管，保證排水裝置順利排水，出水機器人順利供水，煤層氣順利采出。

(6)水力掏穴。地面水泵通過軟質水管為前述沖水機器人供水，沖水機器人射擊水流沖落煤體，形成卸壓空間。沖水機器人攜排水管路爬向前述卸壓空間邊緣持續沖水作業，擴大卸壓空間。

(7)排煤水。前述沖水機器人沖落的煤水混合物匯集前述卸壓空間底部，通過排水裝置排至地面。

(8)煤水分離。排出的煤水混合物經煤水分離裝置分離，分離出的水循環利用，注入地面水泵。

(9)采氣。地面安裝儲存煤層氣裝置，卸壓后的煤層產出煤層氣，由鉆井導出至地面儲氣裝置。

本發明的有益效果如下：

本發明所采用的水力掏穴卸壓開采煤層氣方法，井下掏穴所造卸壓空間加大，掏穴無需制造結構復雜的專業機械擴孔設備，現有排水設備和高壓水射流方法就可實現，施工方便，普通工人即可完成，節約成本；該方法克服了煤層松軟、低滲、高瓦斯等特性給常規煤層氣開采技術帶來的不利影響；為全國大規模商業化開采此類煤層提供技術支持。

附圖說明

圖1為本發明的技術示意圖；

圖中標記為：1：煤層氣開采井；2：套管；3：地面水泵；4：煤水分離裝置；5：儲氣裝置；6：沖水機器人；7：卸壓空間；8：排水裝置；9：煤層。

圖中實線箭頭為水流方向；虛線箭頭為氣流方向。

具體實施方式

本發明以下將結合一個實施例(附圖)作進一步描述：

如圖所示，本發明的水力掏穴卸壓開采煤層氣方法，包括下列幾個步驟：

(1)設置煤層氣開采井1。采用大口徑鉆機，穿過煤層頂板進入煤層9少許，設置一個能注水、排水、出氣的煤層氣開采井1；在井孔四周加裝套管2至煤層頂板，套管2與煤層9以上地層采用公知方法固定連接。

(2)機械掏穴。所述煤層氣開采井完成后，利用現有機械掏穴工具對煤層9進行掏穴，洞穴盡可能大。

(3)下放沖水機器人6。所述洞穴完成，從所述煤層氣開采井1一側下放防爆可潛水沖水機器人6至洞穴，沖水機器人6通過軟質水管與地面水泵3連通。