[發明專利]一種地面煤層氣長效抽采的布孔方法

無效

• 申請號: 201110181486.X
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102251798A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 韓保山;陳志勝
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

技術領域

本發明涉及煤層氣安全治理和開發技術，具體涉及一種地面煤層氣長效抽采的布孔方法。

技術背景

煤礦瓦斯是煤礦的重大災害之一，煤層氣抽采是解決煤礦瓦斯災害的治本措施。自國家頒布煤礦瓦斯治理方針以來，煤層氣抽采技術日益發展。我國煤層氣開發主要有地面開采和煤礦井下抽采兩種方式，即采前預抽和采后卸壓抽采。瓦斯抽采方法的選擇主要決定于煤層的地質構造、透氣性、瓦斯含量以及煤層鉆進成本等因素。我國的煤層透氣性普遍偏低，采前預抽效果較差,?一般小于20?%。而未能在采前抽放的瓦斯在煤層開采時卸壓后流入回采工作面及采空區,?尤其是厚煤層在采頂分層或用放頂煤一次采全厚時，在采空區深部瓦斯富集，其瓦斯最高濃度為工作面瓦斯濃度的幾十倍甚至上百倍，采空區的卸壓瓦斯是工作面瓦斯涌出的主要來源之一，因此,?對采空區的卸壓瓦斯進行有效抽采具有很大的意義。

目前常見的采空區瓦斯抽采技術在充分研究采動區巖層變形特征及瓦斯運移分布規律的基礎上，通過合理有效的鉆孔設計，有效地解決了一定時間內采動區和采空區瓦斯的涌出危險。但是也不難看出，這些技術指導下設計的抽采孔一般壽命不長，大多數鉆孔在工作面過孔后被破壞，不能完成對地面積采空區瓦斯的有效抽采。因此對采空區瓦斯進行有效抽放的技術關鍵在于選擇一種科學有效而且抽采周期可以涵蓋煤礦生產全過程的煤層氣抽采鉆孔布置方案，可以實現采前、采中、采后，乃至關閉采區的煤層氣抽采功能，為此有必要開展對采空區瓦斯抽放鉆孔布置的研究。

發明內容

本發明所解決的技術問題是提供一種地面煤層氣長效抽采的布孔方法能夠提高地面煤層氣抽采鉆孔布孔的科學性，提高單一鉆孔的服務周期，降低煤層氣抽采成本，提高煤層氣抽采效果。

為解決上述的技術問題，本發明采取的技術方案：

本發明的特殊之處在于：其通過以下步驟實現：

（1）、地面鉆孔的密度確定，根據煤儲層滲透性、煤礦的工作面尺寸、煤層最小主應力方向、擬采用的強化技術所能達到的最大強化半徑和煤礦對煤層氣抽采速度的要求來確定鉆孔密度；

（2）、孔位的確定，鉆孔布置在煤礦的安全煤柱中央；

（3）、終孔位置的確定，以最下煤層氣抽采目標層以下60米作為終孔位置，在此范圍內有復雜地層的情況下，需要根據具體情況處理。

與現有技術相比，本發明能夠實現煤層氣抽采井的工作周期延長和功能延伸，通過一次工程保證能夠完成采前預抽，采動區及采空區抽采和礦井保廢后的繼續采氣；有效地預防煤礦井下瓦斯災害的發生、全面緩解煤礦開采造成的大氣環境污染和最大限度地開發潔凈能源。

具體實施方式

下面對本發明進行詳細說明。

本發明通過以下步驟實現：

（1）、地面鉆孔的密度確定，根據煤儲層滲透性、煤礦的工作面尺寸、煤層最小主應力方向、擬采用的強化技術所能達到的最大強化半徑和煤礦對煤層氣抽采速度的要求來確定鉆孔密度。

以滲透性越好孔間距越大，抽采速度要求越低間距越大，強化半徑越大間距越大，垂直最小主應力方向間距越大，工作面尺寸越大間距越大為原則。

以滲透性越好的煤儲層為例，其單井瀉流面積較大，單井的控制范圍也較大，所以可以考慮增加孔間距來降低鉆孔等工程量和成本；因為煤層氣的抽采是以漏斗形式從井筒向遠處儲層擴散的，只要有足夠的時間，煤儲層中的煤層氣都可以產出，但是考慮到抽采的經濟性和煤礦開采對煤層氣抽采效率的要求必須控制煤層氣的抽采強度；一般地面鉆孔通過各種增產強化措施提高單井的煤層氣抽采效果，增產強化擴大了單井的控制范圍，因此強化半徑越大，鉆孔間距可以增加；由于垂直最小主應力方向的煤體處于較小的擠壓狀態，其滲透性最大，所以垂直最小主應力方向的鉆孔間距可以適當增加；工作面尺寸的影響主要體現在煤開采中或開采后對地面煤層氣抽采孔的影響，對于布置在工作面采空范圍內的鉆孔，當煤層開采后將被破壞而不能繼續存在，因此在工作面尺寸和地面鉆孔井網間距接近時，鉆孔間距以工作面尺寸為準。

（2）、孔位的確定，鉆孔布置在煤礦的安全煤柱中央。

鉆孔受采動影響后的失穩狀態和采動造成的上覆巖層變形狀態，根據采動影響理論，工作面中心位置和處于安全煤柱位置的上覆巖層側向位移最小，同時安全煤柱上方的覆巖產生的垂向位移也最小，所以對于地面鉆孔來講安全煤柱位置是最安全的位置，不論是側向還是垂向破壞的可能性都最小，這樣布置的鉆孔生存周期最長。

（3）、終孔位置的確定，以最下煤層氣抽采目標層以下60米作為終孔位置，在此范圍內有復雜地層的情況下，需要根據具體情況處理。

在煤層氣抽采過程中，煤層可能產水和出煤粉等固相物質，在最下目標層下放預留一段井筒以防止地層產出物妨礙煤層氣的正常產出，所以選擇最下煤層氣抽采目標層以下60米作為終孔位置，對于最下目標層以下60米范圍內有復雜地層的情況，可以提高終孔層位，以保證鉆孔正常工作為準。