[發明專利]一種小導孔注漿加固煤層氣井穿越采空區的施工方法

有效

• 申請號: 201710585827.7
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107313744B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 孟召平;姚愛軍;郝海金;田永東;李超
• 申請（專利權）人: 山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司;中國礦業大學（北京）;山西藍焰煤層氣集團有限責任公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21B7/00;E21B7/20;E21B33/14
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周;楊陳鳳

本發明屬于煤層氣資源開采技術領域，為了解決穿越采空區的裂隙帶或冒落帶時，由于泥漿漏失，導致無法安全鉆進施工的問題，本發明提供了一種小導孔注漿加固煤層氣井穿越采空區的施工方法，采用二開鉆進施工工藝，二開鉆進穿越采空區裂隙帶和冒落帶時，通過先施工小導孔，然后在小導孔中注漿，形成封閉小導孔周圍裂隙的圓柱形注漿加固區，再繼續施工二開鉆孔。采用本方法進行采空區煤層氣井鉆孔施工，既可以保障煤層氣井安全順利完成采空區破碎巖層的鉆進，又可以大大增強煤層氣井井壁圍巖整體穩定性。

技術領域

本發明屬于煤層氣資源開采技術領域，主要采用氣動潛孔錘和輔助技術開鑿鉆井形成煤層氣井，排采地下煤層或采空區的煤層氣，具體涉及一種小導孔注漿加固煤層氣井穿越采空區的施工方法。

背景技術

目前，針對穿越采空區的煤層氣井鉆進方法，通常有泥漿循環鉆進和氣動潛孔錘鉆進。前者在采空區的裂隙帶或冒落帶將出現泥漿漏失，無法鉆進；后者也會出現高壓氣體漏失，存在不返風或大量瓦斯涌出井口現象，導致無法繼續安全鉆至設計深度等問題。

發明內容

本發明為了解決穿越采空區的裂隙帶或冒落帶時，由于泥漿漏失，導致無法安全鉆進施工的問題，提供了一種小導孔注漿加固煤層氣井穿越采空區的施工方法。

本發明采用如下技術方案：

一種小導孔注漿加固煤層氣井穿越采空區的施工方法，采用二開鉆進施工工藝，二開鉆進穿越采空區裂隙帶和冒落帶時，通過先施工小導孔，然后在小導孔中注漿，形成封閉小導孔周圍裂隙的圓柱形注漿加固區，再繼續施工二開鉆孔。

具體的施工工藝過程如下：

1）鉆機定位，采用一開鉆頭開孔，穿越第四系地層，鉆至基巖面，形成一開鉆孔，下入表層套管；

2）從地表孔口，沿一開鉆孔和表層套管間縫隙注入固井填充物（現有技術，例如可采用常規的泥漿填充）；

3）采用二開鉆頭，繼續在基巖彎沉帶中鉆進，直至破碎基巖面，當氣動潛孔錘鉆進過程漏風、卡鉆等較嚴重時，停鉆，形成部分二開鉆孔，下入工作套管；

4）更換小口徑鉆頭（φ80~110）鉆進，形成小導孔，小導孔分段鉆進，當出現鉆進困難時，停鉆；然后下入高壓注漿器，在二開鉆孔孔底注漿，注漿液沿小導孔向裂隙圍巖滲透，候凝；

5）當小導孔周圍的裂隙圍巖或冒落圍巖加固注漿體達到預設強度后，采用二開鉆頭繼續鉆進，穿越注漿加固區段，停鉆，工作套管跟進；重復4）的步驟，直至穿過裂隙帶、冒落帶、煤層底板，形成柱狀的注漿加固區和全部二開鉆孔；

6）工作套管跟進，采用高壓注漿器在孔底注漿，使注漿液沿二開鉆孔與工作套管間隙上返漿液，至孔口，形成工作套管外固井充填物；

7）鎖固表層套管和工作套管，完井。

所述小導孔的鉆孔口徑為φ80~110，分段鉆進至煤層底板至少20m。

注漿壓力不小于1.0MPa，注漿范圍通過注漿量V控制,V=D2πH~4D2Πh,其中，H為小導孔高度，D為二開鉆孔直徑。

注漿材料采用水灰比：1：1的復合水泥漿液，水泥漿液中添加有早強劑和速凝劑，所述早強劑和速凝劑為4%水玻璃＋0.5%NaCl＋0.05%三乙醇胺。

所述高壓注漿器采用分段高壓注漿器，分段高壓注漿器包括管體，所述管體為三段一體式結構，管體的中部為開有若干注漿槽的花管，管體的上部和下部分別為絲扣，上、下部絲扣處分別安裝有止漿塞組合，上、下部止漿塞組合之間的區間段為注漿段，其中，上部止漿塞組合可沿注漿器上部絲扣上下移動；所述注漿器上部絲扣的頂端安裝有用于配合連接鉆桿、注漿管的鎖接頭。