[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

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，先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；其次在煤礦井下沿煤層頂板距離煤層頂界或煤層底板距離煤層底界一定距離施工一組能覆蓋一個采區多個工作面的定向長鉆孔；之后在地面實施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的連接；后利用地面大型壓裂裝備對煤礦井下長鉆孔交替實施分段壓裂施工，分段壓裂操作主要在井下巷道完成，最后利用煤礦井下瓦斯專用抽采管路進行并網抽采。本發明有效提高煤礦井下碎軟低滲煤層儲層改造強度和抽采效果，實現煤礦井下區域化無死角低成本的高效瓦斯抽采。

技術領域

本發明屬于煤礦瓦斯抽采技術領域，涉及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。

背景技術

目前煤礦瓦斯抽采方式主要以地面煤層氣開發和井下鉆孔負壓抽采為主，但碎軟低滲高瓦斯突出煤層瓦斯抽采效果差、抽采成本高。以地面煤層氣開發為主的煤礦瓦斯抽采方式具有運行成本高、抽采效率低、抽采周期長、占用土地多、受地形限制大等劣勢。

以井下鉆孔負壓抽采為主的煤礦瓦斯抽采方式受井下壓裂裝備和施工條件的限制，具有壓裂泵注排量小、實施加砂難度大、設備搬運困難、煤層增透效果差的缺點，導致瓦斯抽采效果差。

現有技術中公開了一種煤礦井下瓦斯鉆孔壓裂方法(專利號ZL201010252178.7)，采用地面鉆井壓裂設備對本煤層中的長鉆孔進行全孔壓裂，這種抽采的方式存在以下局限性，表現為①碎軟煤層鉆進易垮塌埋鉆，鉆孔長度有限；②采用裸眼鉆孔全孔壓裂，裂縫的起裂和延伸具有隨機性，易形成抽采空白區，此外，直接在相對塑性的碎軟煤層中壓裂，壓裂縫擴展延伸不長、改造增產效果不好；因此，技術層面的缺陷限制了這種方式在碎軟低滲煤層的應用。現有技術中還公開了一種地面輔助井下長鉆孔瓦斯強化抽采方法(專利號CN108661697A)，采用地面壓裂設備對本煤層中的長鉆孔進行分段壓裂，這種聯合抽采雖然利用地面壓裂設備實現了井下鉆孔的分段壓裂，但由于水平鉆孔布置在煤層中，除鉆孔長度、煤層壓裂效果受影響外，還存在煤層中下篩管困難及采煤前篩管處理等問題，從技術層面仍無法解決碎軟低滲煤層區域瓦斯超前治理的問題。

綜上所述，針對碎軟低滲煤層，目前地面煤層氣開發技術、井下鉆孔負壓抽采技術和井上下聯合抽采方式效果均不理想，都難以實現快速低成本降低碎軟低滲煤層氣含量和瓦斯壓力的目標。

發明內容

本發明的目的在于提供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，其能有效克服現有技術的缺陷，有效提高碎軟低滲煤層瓦斯抽采效率，實現快速低成本降低煤層瓦斯含量和瓦斯壓力的井上下聯合壓裂區域瓦斯抽采。

為實現上述目的，本發明公開了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，長鉆孔優選下套管固孔完井，也可選取裸眼完井或下篩管完井或下套管完井，

步驟三：在地面實施至少1口透巷井與井下采區大巷貫通，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，

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，

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。

其中：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。其中：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。