[發明專利]碎軟低滲煤層井上下聯合壓裂區域瓦斯高效抽采方法

有效

• 申請號: 202010380658.5
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN111535791B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 姜在炳;張群;范耀;劉磊;杜天林;舒建生;龐濤;牟全斌
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21F7/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

1.一種碎軟低滲煤層井上下聯合壓裂區域瓦斯高效抽采方法，其特征在于包含如下步驟：

步驟一：在煤礦井下形成采區大巷或作業巷道，為施工作業和瓦斯抽采提供場所，

步驟二：在煤礦井下沿煤層頂板或煤層底板施工一組能覆蓋一個采區多個工作面的長鉆孔，長鉆孔下套管固孔完井，在長鉆孔隨鉆地質導向中應用邊界探測技術，通過測量周圍一定范圍的煤、巖層的電阻率和自然伽馬參數，根據煤層與其頂板巖石電阻率和自然伽馬差異明顯的特點，實時探測孔眼軌跡與煤層的距離，以保證將孔眼軌跡控制在垂直距離煤層一定范圍內；

步驟三：在地面實施至少1口透巷井與井下采區大巷或作業巷道貫通，以便地面壓裂管匯和地面井-井下長鉆孔高壓連接裝置連接，對于地層情況較好，無含水層時，采用二開井身結構，一開采用Φ311.1mm鉆頭鉆至基巖以下20m，下Φ244.5mm的表層套管，固井水泥漿返至地面；二開采用Φ215.9mm鉆頭與巷道貫通，下入Φ139.7mm的技術套管；對于地層情況復雜，巷道以上含有含水層時，采用三開井身結構，一開采用Φ444.5mm鉆頭鉆至基巖以下20m，下Φ339.7mm的表層套管，固井水泥漿返至地面；二開采用Φ311.1mm鉆頭鉆至巷道以上5-10m，下入Φ244.5mm技術套管封隔含水層；三開采用Φ215.9mm鉆頭鉆穿巷道，下入Φ139.7mm的技術套管；

步驟四：利用地面大型壓裂裝備對煤礦井下長鉆孔交替進行壓裂施工，實現每個孔的分段壓裂，分段壓裂操作主要在井下巷道完成，其中包含如下步驟：

(1)依次施工井下長鉆孔第一段的壓裂，首先打開地面壓裂井口、地面井井底壓裂井口和控制計劃施工長鉆孔的巷道內耐壓閥門，關閉長鉆孔壓裂井口，開啟地面壓裂設備進行管線試驗，試壓40MPa，試壓時間不少于5min，地面壓裂管匯和地面井-井下長鉆孔高壓連接裝置無刺漏，壓力無明顯降落，試壓合格；然后打開長鉆孔壓裂井口進行加砂壓裂施工，第一個長鉆孔第一段的壓裂施工結束后，關閉地面壓裂井口、控制該長鉆孔的巷道內耐壓閥門和長鉆孔壓裂井口進行地層壓力的自然下降，再打開巷道內高壓管匯中的控制通向下一個長鉆孔的巷道內耐壓閥門和下一個長鉆孔壓裂井口，實現壓裂通道的連接，開展第二個長鉆孔的第一段的壓裂；

(2)在壓裂期間，觀測已壓裂鉆孔的自然降壓情況，在滿足防噴要求后，打開長鉆孔壓裂井口的防噴閥門進行放噴，直到孔口壓裂顯示為0，然后采用井下坑道鉆機上提壓裂管柱到下一壓裂位置；

(3)依次施工井下長鉆孔第二段、第三段、第四段，直至按設計要求完成全孔分段壓裂；

步驟五：利用煤礦井下瓦斯專用抽采管路抽采瓦斯，實現瓦斯抽采孔并網抽采。

2.根據權利要求1所述的碎軟低滲煤層井上下聯合壓裂區域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：所述采區大巷和作業巷道指的是在采區范圍內形成的可供鉆機作業、地面井-井下長鉆孔高壓連接裝置連接、瓦斯抽采的巷道。

3.根據權利要求1所述的碎軟低滲煤層井上下聯合壓裂區域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：所述的在煤礦井下沿煤層頂板或煤層底板施工一組能覆蓋一個采區多個工作面的長鉆孔指利用地質導向技術將鉆孔孔眼軌跡控制在距離煤層頂界或煤層底界相對穩定的距離。

4.根據權利要求1所述的碎軟低滲煤層井上下聯合壓裂區域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：在步驟二中的下套管固孔完井指的是將孔內巖粉沖洗干凈，套管前端安裝管靴和止漿塞，管箍依次連接好套管，采用機械推送將套管下入預定深度，再進行封孔侯凝固孔作業。

5.根據權利要求1所述的碎軟低滲煤層井上下聯合壓裂區域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：所述的地面壓裂管匯和地面井-井下長鉆孔高壓連接裝置連接指的是地面壓裂裝備高壓出口通過井上高壓壓裂井口連接，地面井底端與井下長鉆孔之間通過高壓連接裝置連接，形成地面高壓流體向煤礦井下長鉆孔的輸送通道，保障煤礦井下長鉆孔分段壓裂在井下巷道的安全操作。

6.根據權利要求1所述的碎軟低滲煤層井上下聯合壓裂區域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：套管固井完井長鉆孔定向水力噴砂射孔環空分段壓裂工藝技術，或者定向水力噴砂射孔分段壓裂工藝技術；對于裸眼完井或下篩管完井或下套管完井的長鉆孔定向水力噴砂射孔分段壓裂工藝技術。

7.根據權利要求1所述的碎軟低滲煤層井上下聯合壓裂區域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：所述對煤礦井下長鉆孔交替進行壓裂施工，實現每個孔的分段壓裂指的是通過改變在采區大巷或作業巷道中提前設置的地面井-井下長鉆孔高壓連接裝置的閥門方向，對每個長鉆孔進行交替分段壓裂。