[發(fā)明專利]地下鉆孔保護(hù)工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010125712.8
• 申請(qǐng)日: 2010-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN101749005A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀巖;潘霞;宋玉平;梁杰;龐旭林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新奧氣化采煤有限公司
• 主分類號(hào): E21B43/295
• 分類號(hào): E21B43/295;E21B43/10;E21B33/038
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 李維真;王建國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地下深處小型工程施工建設(shè)，尤其是在地下煤層中防止鉆孔縮徑、塌孔、積淤、堵塞等的保護(hù)工藝。

背景技術(shù)

在采煤層氣和煤炭地下氣化過程中，尤其是在無井式煤炭地下氣化中需要不斷延長(zhǎng)氣化通道，提供新的可氣化煤炭資源，這就要求提前不斷補(bǔ)充由地面到煤層的鉆孔。通常，由于鉆孔的直徑比較小，施工完畢的鉆孔如果不進(jìn)行很好的保護(hù)，就很容易因地層蠕動(dòng)、巖屑剝落、涌水等被堵塞，在煤炭地下氣化鉆孔施工中，煤層以上部分鉆孔內(nèi)下有鉆孔套管，管外通過注漿水泥固井，而進(jìn)入煤層及以下鉆孔部分通常是裸露的，方便流體進(jìn)出煤層。由于鉆孔直徑比較小（一般小于1000mm）、煤層松軟、完井后不能馬上使用以及各種因素影響，煤層段的鉆孔及水平定向鉆孔等容易出現(xiàn)縮徑、塌孔、積淤等，造成使用時(shí)鉆孔不夠完好、需要再次處理，甚至造成鉆孔報(bào)廢等難題。這就使得在鉆孔完成后需要對(duì)裸孔段進(jìn)行保護(hù)，在實(shí)施保護(hù)時(shí)既要保證在利用前，鉆孔不被堵塞，又要保證在利用時(shí)鉆孔的保護(hù)措施不影響流體在鉆孔和煤層間的自由流動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上技術(shù)難題，本發(fā)明公開一種適用于煤炭地下氣化的鉆孔保護(hù)工藝，包括：對(duì)于定向鉆孔，在完成豎直段鉆孔套管固井之后，向水平段鉆孔下入水平鉆孔支護(hù)管或充填混合發(fā)泡固化劑；而對(duì)于豎直鉆孔需先進(jìn)行評(píng)估鉆孔保護(hù)裝置（區(qū)別于水平段下入的鉆孔支護(hù)管）下入深度，加固鉆孔孔底，再下入鉆孔保護(hù)裝置或充填混合發(fā)泡固化劑。對(duì)于定向鉆孔和豎直鉆孔的保護(hù)工藝可以任選其一，也可同時(shí)選用，優(yōu)選同時(shí)選用。

定向鉆孔的水平段保護(hù)措施相對(duì)簡(jiǎn)單。在完成定向鉆進(jìn)及煤層以上部分鉆孔固井后，向水平段鉆孔下入鉆孔支護(hù)管或充填混合發(fā)泡固化劑。

所述向水平段鉆孔下入支護(hù)管通常是一段一段的，在下入時(shí)串連在一起，在水平鉆孔中無間斷鋪設(shè)。

所述的支護(hù)管具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，在鉆孔利用期間不阻礙氣體在煤層和鉆孔間的流通，材質(zhì)可以是開有一定數(shù)量小孔的普通鋼管（篩管）、玻璃鋼管，或者可燃燒的塑料管、竹子或木頭等，但不局限于以上幾種，重要的是保持鉆孔不被堵塞，在使用時(shí)經(jīng)過或不經(jīng)過簡(jiǎn)單處理，流體可以在鉆孔和煤層之間自由流通。

所述向水平段鉆孔充填混合發(fā)泡固化劑為聚氨酯泡沫體。聚氨酯發(fā)泡工藝已經(jīng)很成熟，在此選用半預(yù)聚體法，將部分聚醚多元醇（白料）和二異氰酸酯（黑料）先制成預(yù)聚體，然后將另一部分的聚醚或聚多元醇和二異氰酸酯、水、催化劑、表面活性劑、其它添加劑等加入，通過細(xì)管高速注入所述水平段鉆孔后混合進(jìn)行發(fā)泡。硬質(zhì)的聚氨酯泡沫具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，充填后可以支撐鉆孔壁不塌落，而且該泡沫體易燃，在鉆孔利用時(shí)將泡沫體燒掉煤層即可裸露出來。

而豎直鉆孔的保護(hù)工藝，可以為向煤層段鉆孔下入鉆孔保護(hù)裝置10或充填混合發(fā)泡固化劑。

所述鉆孔保護(hù)裝置10，能夠?qū)@孔套管7下端和孔底之間裸露的煤層屏蔽起來，防止水、巖層碎屑、污泥、煤塊等落入孔中造成堵塞。鉆孔保護(hù)裝置具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、防滲漏。材質(zhì)可以是但不局限于玻璃鋼、竹子、木樁或塑膠皮囊等，但要滿足在鉆孔使用時(shí)通過簡(jiǎn)單處理后不影響氣體進(jìn)出煤層的流通。

首先，是向煤層段鉆孔下入鉆孔保護(hù)裝置10的保護(hù)工藝，具體內(nèi)容如下：

從地面向地下煤層鉆成一眼豎直鉆孔，鉆進(jìn)至鉆孔套管7下端位置深度H₂，注入水泥漿對(duì)H₂位置以上鉆孔進(jìn)行固井，候凝后，繼續(xù)鉆進(jìn)至煤層底板5內(nèi)，根據(jù)前期鉆井取心和測(cè)井資料明確煤層所在位置、各煤層厚度、煤質(zhì)、各層夾矸厚度、煤層底板特性等情況，估算鉆孔套管7和鉆孔保護(hù)裝置10下入位置。具體計(jì)算可參照以下公式或類似算法：

鉆孔保護(hù)裝置10下端位置深度：

H₁=H₀+∑(h₁，h₂…?h_n)+∑(M₁，M₂…?M_n)-c

其中：H₁為鉆孔保護(hù)裝置下端位置深度（m），H₀為煤層頂板深度（m），h_n為各夾矸層厚度(m)，M_n為各凈煤層厚度(m)，c為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，取值范圍為0.5～1.5。

鉆孔套管7下端位置深度：