[發(fā)明專利]帶壓式鉆孔正壓排采的瓦斯開采方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107143374B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張海軒
• 申請（專利權(quán)）人: 張海軒
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B43/16
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11514
• 代理人: 安娜

本發(fā)明提供的一種帶壓式鉆孔正壓排采的瓦斯開采方法及系統(tǒng)，方法：獲取排采區(qū)煤層的瓦斯解析壓力和原始煤層壓力；根據(jù)瓦斯解析壓力和原始煤層壓力，設(shè)定帶壓鉆孔壓力及正壓排采壓力；獲取排采區(qū)煤層的干擾波動距離；根據(jù)排采區(qū)煤層的干擾波動距離，設(shè)定孔間距和孔深度；根據(jù)帶壓鉆孔壓力、孔間距和孔深度，通過帶壓鉆孔設(shè)備結(jié)合正壓排采自動控制裝置進行水平鉆孔，實現(xiàn)帶壓鉆孔正壓排采。本發(fā)明在帶壓鉆孔設(shè)備旋進過程中，通過控制鉆孔壓力，實現(xiàn)帶壓鉆孔，克服鉆井過程中原始地層壓力迅速釋放到大氣常壓，導(dǎo)致?lián)p害瓦斯通道的壓實效應(yīng)；克服排采過程正壓直接轉(zhuǎn)換為無節(jié)制措施的負壓流體，初速過大造成速敏效應(yīng)，解決污染大，抽排氣量小的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及瓦斯開采領(lǐng)域，尤其涉及帶壓式鉆孔正壓排采的瓦斯開采方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

為了保障煤礦生產(chǎn)安全，需將煤層中的瓦斯排放出來，而瓦斯被稱為煤礦第一殺手,又是極為難得的清潔能源，排空的溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍，因此煤礦一直在致力于瓦斯的治理和利用。目前，煤礦瓦斯治理主要采用井下抽放方式。井下抽放在煤層的煤壁上水平鉆孔，其鉆孔時采用常壓鉆孔，排采時采用負壓抽排。但由于所鉆孔的封孔工藝不具備密封性，導(dǎo)致抽排的瓦斯?jié)舛容^低，無法利用，直接排放在大氣中。

目前的抽排方式存在一是鉆孔過程中，在某個深度開始把接近原始地層壓力的幾兆帕壓力迅速釋放到大氣常壓，導(dǎo)致出現(xiàn)損害瓦斯通道的壓實效應(yīng)。壓實效應(yīng)：瓦斯抽采打孔時，孔內(nèi)壓力基本與大氣壓力相同，孔壁附近的游離態(tài)瓦斯的初始壓力基本與地層壓力相同，游離態(tài)瓦斯將快速向鉆孔內(nèi)運移；當壓力低于臨界解析壓力時，吸附瓦斯也急速解析成游離瓦斯排出，短時間內(nèi)孔壁附近壓力消失，在地層壓力作用下煤體縫隙被壓實，通道減少，滲透率大幅度下降。二是抽采初始，孔中的正壓直接轉(zhuǎn)換為無節(jié)制措施的負壓流體，初速過大易造成速敏效應(yīng)。速敏效應(yīng)：是指因流體流動速度變化引起儲層巖石中微粒運移、堵塞喉道，導(dǎo)致巖石滲透率下降的現(xiàn)象。流速的改變引起微粒運移而造成的地層傷害是不可恢復(fù)的。

以上兩個環(huán)節(jié)和隧道開挖形成的圍巖松動圈，使煤粉增加，通道減小，滲透率大幅度降低，瓦斯抽采量快速衰減。降壓漏斗得不到充分的擴展，只有孔壁附近很小范圍內(nèi)的煤層得到了有效降壓使少部分瓦斯解析。從而影響抽采中的瓦斯?jié)舛群筒墒章省?/p>

因此，現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷是：在鉆孔過程中，現(xiàn)有技術(shù)中對于瓦斯的排采方式均由于壓實效應(yīng)和速敏效應(yīng)，使得瓦斯抽排氣量小，從而影響抽采中的瓦斯?jié)舛群筒墒章省?/p>

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種帶壓式鉆孔正壓排采的瓦斯開采系統(tǒng)及開采方法，通過將帶壓鉆孔設(shè)備與正壓排采自動控制裝置配合使用，在帶壓鉆孔設(shè)備旋進過程中，通過旋轉(zhuǎn)防噴器及配套設(shè)備，實現(xiàn)帶壓鉆孔，克服鉆井過程中原始地層壓力迅速釋放到大氣常壓，導(dǎo)致出現(xiàn)損害瓦斯通道的壓實效應(yīng)；通過全通徑控制閥及正壓排采工藝包，實現(xiàn)正壓排采，克服排采過程正壓直接轉(zhuǎn)換為無節(jié)制措施的負壓流體，初速過大造成速敏效應(yīng)，進而解決現(xiàn)有技術(shù)污染大，抽排氣量小的問題。

第一方面，為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種帶壓式鉆孔正壓排采的瓦斯開采方法，包括：

步驟S1，獲取排采區(qū)煤層的瓦斯解析壓力和原始煤層壓力；

步驟S2，根據(jù)所述瓦斯解析壓力和原始煤層壓力，設(shè)定帶壓鉆孔壓力及正壓排采壓力；

步驟S3，獲取所述排采區(qū)煤層的干擾波動距離；

步驟S4，根據(jù)所述排采區(qū)煤層的干擾波動距離，設(shè)定孔間距和孔深度；

步驟S5，根據(jù)帶壓鉆孔壓力、所述孔間距和孔深度，通過帶壓鉆孔設(shè)備結(jié)合帶壓鉆孔自動控制裝置進行水平鉆孔，實現(xiàn)帶壓鉆孔正壓排采。