[發明專利]一種廢棄煤礦地面卸壓鉆孔瓦斯治理新工藝

有效

• 申請號: 201710678167.7
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107420127B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 于志軍;劉雙林;楊立新;薛江云;任育杰;祁銘;趙彥;向其芝;楊智彬;白亮;馬玉祥
• 申請（專利權）人: 中節能寧夏新能源股份有限公司
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00
• 代理公司: 寧夏合天律師事務所64103
• 代理人: 郭立寧

技術領域

本發明屬于廢棄煤礦燃氣回收利用技術領域，尤其是涉及一種廢棄礦井瓦斯綜合治理利用技術。

背景技術

廢棄煤礦瓦斯是指因煤炭資源枯竭或其他不符合安全生產要求及政策原因，按國家相關規定程序而關閉的礦井中，所殘存在剩余煤層、圍巖及井下密閉空間吸附及游離態的甲烷資源。廢棄礦井瓦斯開發利用，是煤礦即將關閉前，采取一定的封堵措施，或地面重新打鉆孔抽采殘存的瓦斯，利用原瓦斯抽排系統在地面的抽采設備進行收集瓦斯利用。國內在廢棄礦井治理技術方面僅在理論上有一些研究，目前沒有成功的經驗可供參考。

發明內容

本發明的目的是針對現有廢棄煤井瓦斯利用不足的問題提供一種廢棄煤井地面瓦斯治理新工藝。

本發明技術方案是通過如下方式實現的：

一種廢棄煤井地面瓦斯治理新工藝，該工藝方法通過對卸壓鉆孔井筒解堵、清洗篩管工藝；采空區、采動區井筒修復工藝；未開采區井筒技術改造；新鉆主副井工藝，達到對廢棄煤礦瓦斯綜合治理利用的目的。本發明工藝方法如下：

1、地面廢棄卸壓鉆孔井筒解堵、清洗篩管工藝。由于煤巖具有低彈性模量、高泊松比的特點，長期負壓抽采過程中，由于不斷卸壓對煤體結構產生影響，會直接影響滲流裂縫的導流能力，并且會使煤層中的煤粉和近井筒地帶的顆粒物發生運移，造成近井筒帶滲流通道堵塞，致使產氣量急劇下降，如果長期無法解決會對負壓抽采井造成永久傷害。所以在廢棄煤礦關閉后，對廢棄煤礦地面原有廢棄卸壓鉆孔井筒損壞的情況進行深井成像探測井筒內篩管、水位、井深、臟堵情況。根據探測情況，選擇較好位置的鉆井孔，進行車載作業及輔助設備，下放油井專用型號平式油管和撈砂泵及配套裝置進行撈砂、解堵、清洗篩管。撈砂和空氣振蕩洗井解堵是一種非常有效的解堵方式，它安全可靠，作業周期短，疏通滲流通道，加快煤粉的返排，疏通由于煤粉堵塞造成的儲層傷害，據此而達到恢復產能甚至增產的目的。

2、采空區、采動區井筒修復工藝：通過深井成像資料監測數據，在廢棄井筒錯斷處套接專用壓力式管箍封閉斷裂口，降低井筒中上段氧含量，同時防止地表水從錯斷處流入井筒，最終達到廢棄礦井瓦斯氣安全高效的抽排再利用目的。

3、地面未開采區井筒技術改造：由于廢棄煤礦現有瓦斯抽采孔鉆井下入的是篩管，地層間是串通的，無法實施常規壓裂，必須對現有鉆井進行技術改造，封固套管與地層間隙，保障井筒密閉性及套管滿足壓裂要求。廢棄井筒技術改造工藝如下：

①使用Φ219mm—Φ349.3mm的套銑筒掃開Φ150mm—Φ200mm的廢棄井筒環空間隙水泥。

②下入打撈工具將Φ150mm—Φ200mm的廢棄井筒生產套管提出井外，如果打撈不動的話，使用Φ219mm—Φ349.3mm的套銑筒每次套銑一定的深度，然后在管內下入水力割刀將套管割斷后提出井內，直至把所有Φ150mm—Φ200mm的廢棄井筒生產套管打撈完畢。

③用Φ215.9mm的鉆頭鉆至規定煤層底板一定深度。

④對裸眼井筒進行地球物理測井。

⑤下入N80, Φ139.7mm×7.72mm的生產套管，進行固井。

4、儲層壓裂改造。選用水力噴射煤層壓裂技術，其技術是通過在下入煤層中套管射孔，射孔過程中高能流體在煤層不同方位形成網狀孔隙或小井眼，打通氣體在煤層中的流動通道，進而改善煤層產氣能力。水力噴射技術是把傳統的水力噴射技術，水力封隔技術，水力壓裂技術綜合在一起的新技術。井筒壓裂的作用在于使井孔與瓦斯氣的裂隙系統更有效的聯通；可加速脫水，加大氣體解析率，增加瓦斯氣產量；可更廣泛地分配井孔壁的壓降，降低煤粉產量。壓裂的工作原理是利用地面高壓泵組，將高粘度的壓裂液在大排量條件下注入井孔中，在井孔中憋起高壓；當井孔套管壁壓力大于井孔壁附近的地應力和地層巖石抗張強度時，套管壁附近各煤層產生裂縫，再繼續注入帶有支撐劑的攜砂液，裂縫向前延伸并填以支撐劑，封閉井孔后裂縫閉合在支撐劑上，從而在井孔所有套管處形成具有一定幾何尺寸和導流能力的填砂裂縫，溝通煤層裂隙，最后通過瓦斯氣排水—降壓—解析的過程，達到正常產氣的目的。

5、新鉆主副井工藝。針對修復完畢的井孔，以同一區域內3—5口井為一副組，選擇合適地理位置打一口主井，并在井底分別與同一區域內的副井井下連通，構建井下瓦斯氣抽采管網系統，這樣即使以后個別副井損壞，也不影響瓦斯氣的抽采，因為井下管網系統副井與抽采主井相互連通，只要通過主井進行抽排采瓦斯，就能達到對廢棄礦井瓦斯地面綜合治理利用的目的。