[發(fā)明專(zhuān)利]帶壓式鉆孔正壓排采的瓦斯開(kāi)采方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710516803.6
• 申請(qǐng)日: 2017-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107143374B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海軒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 張海軒
• 主分類(lèi)號(hào): E21F7/00
• 分類(lèi)號(hào): E21F7/00;E21B43/16
• 代理公司: 北京酷愛(ài)智慧知識(shí)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(kāi)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(dòng)距離；根據(jù)排采區(qū)煤層的干擾波動(dòng)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(guò)帶壓鉆孔設(shè)備結(jié)合正壓排采自動(dòng)控制裝置進(jìn)行水平鉆孔，實(shí)現(xiàn)帶壓鉆孔正壓排采。本發(fā)明在帶壓鉆孔設(shè)備旋進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)控制鉆孔壓力，實(shí)現(xiàn)帶壓鉆孔，克服鉆井過(guò)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(shí)效應(yīng)；克服排采過(guò)程正壓直接轉(zhuǎn)換為無(wú)節(jié)制措施的負(fù)壓流體，初速過(guò)大造成速敏效應(yīng)，解決污染大，抽排氣量小的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及瓦斯開(kāi)采領(lǐng)域，尤其涉及帶壓式鉆孔正壓排采的瓦斯開(kāi)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(lái)，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(shí)采用常壓鉆孔，排采時(shí)采用負(fù)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(wú)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(guò)程中，在某個(gè)深度開(kāi)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(shí)效應(yīng)。壓實(shí)效應(yīng)：瓦斯抽采打孔時(shí)，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?jí)毫九c地層壓力相同，游離態(tài)瓦斯將快速向鉆孔內(nèi)運(yùn)移；當(dāng)壓力低于臨界解析壓力時(shí)，吸附瓦斯也急速解析成游離瓦斯排出，短時(shí)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(shí)，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(wú)節(jié)制措施的負(fù)壓流體，初速過(guò)大易造成速敏效應(yīng)。速敏效應(yīng)：是指因流體流動(dòng)速度變化引起儲(chǔ)層巖石中微粒運(yùn)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(yùn)移而造成的地層傷害是不可恢復(fù)的。

以上兩個(gè)環(huán)節(jié)和隧道開(kāi)挖形成的圍巖松動(dòng)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(kuò)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(guò)程中，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于瓦斯的排采方式均由于壓實(shí)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(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種帶壓式鉆孔正壓排采的瓦斯開(kāi)采系統(tǒng)及開(kāi)采方法，通過(guò)將帶壓鉆孔設(shè)備與正壓排采自動(dòng)控制裝置配合使用，在帶壓鉆孔設(shè)備旋進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)防噴器及配套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)帶壓鉆孔，克服鉆井過(guò)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(shí)效應(yīng)；通過(guò)全通徑控制閥及正壓排采工藝包，實(shí)現(xiàn)正壓排采，克服排采過(guò)程正壓直接轉(zhuǎn)換為無(wú)節(jié)制措施的負(fù)壓流體，初速過(guò)大造成速敏效應(yīng)，進(jìn)而解決現(xiàn)有技術(shù)污染大，抽排氣量小的問(wèn)題。

第一方面，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種帶壓式鉆孔正壓排采的瓦斯開(kāi)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(dòng)距離；

步驟S4，根據(jù)所述排采區(qū)煤層的干擾波動(dòng)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(guò)帶壓鉆孔設(shè)備結(jié)合帶壓鉆孔自動(dòng)控制裝置進(jìn)行水平鉆孔，實(shí)現(xiàn)帶壓鉆孔正壓排采。