[發明專利]一種多分支水平井抽采煤礦采空區瓦斯工藝

有效

• 申請號: 202010699147.X
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111963109B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 楊森;倪小明;周理仁;韓穎;張俊斌;劉曉;郗志遠;譚學斌;薛磊;曹勇
• 申請（專利權）人: 西山煤電（集團）有限責任公司鉆探分公司;河南理工大學
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B7/04;E21F7/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

一種多分支水平井抽采煤礦采空區瓦斯工藝，包括以下步驟：（一）、計算采空區上部垮落帶和裂隙帶高度、確定采空區瓦斯富集區域，確定鉆井方位布置方案；（二）、選取井身結構；（三）、選取合理鉆具組合；（四）、按照步驟（一）中鉆井方位布置方案計算井眼軌跡；（五）、根據所選鉆具組合和所鉆地層巖性，選取合適鉆進參數；（六）、參照步驟（一）中鉆井方位布置方案、采空區工作面長度和寬度，優化井身主分支結構參數；（七）、按照鉆井設計完鉆；（八）、連接組裝地面抽采設備；（九）、根據抽采層段瓦斯濃度、滲透率等確定合理抽采負壓、抽采程序，完成對目標區域瓦斯進行抽采。本發明優化多分支水平井抽采設計參數，能提高抽采瓦斯總量。

技術領域

本發明涉及煤礦采空區瓦斯抽采技術領域，具體的說，涉及一種多分支水平井抽采煤礦采空區瓦斯工藝。

背景技術

煤炭是我國主要的一次性消費能源，隨著煤炭的開采，煤層上覆巖層出現裂隙，上覆巖層的透氣性增加，煤層中賦存的部分瓦斯氣體會沿著上覆巖層的裂隙運移并在某一巖層中富集保存。如果能將這些富集的氣體抽采出來加以利用，不僅能減少資源的浪費，同時可以降低瓦斯造成的安全隱患，是一舉多得的事情。

目前，采空區瓦斯抽采的方法主要有井下埋管抽采、地面鉆井抽采等。井下埋管抽采是通過在正在開采的工作面中鉆孔進行抽采，由于井下更注重當前采煤工作面的瓦斯治理，采空區瓦斯抽采更多是一種輔助。地面鉆井抽采目前更多是以直井方式進行的。因為直井的鉆井成本相對較低、投資風險相對較小。但直井的影響范圍較小，抽采量相對少，需要多個井的“協同作戰”才能較好的覆蓋一定面積內的采空區。需要的直井數量較多，而且可能存在抽采盲區，綜合經濟效益相對較低。采用多分支水平井進行抽采時，由于多分支水平井鉆井成本相對較高，一次性投入相對較高，煤層段的煤體結構不同，煤層瓦斯含量、瓦斯壓力、透氣性系數，圍巖的巖性、力學性質、裂隙帶的范圍等的不同，引起多分支水平井的方位、長度等不同，加上抽采參數的差異，若不能對不同條件下的鉆井參數、抽采參數進行優化，可能導致抽采量差別較大，既影響抽采效果，也影響了經濟效益。因此，亟需根據不同的煤儲層、圍巖及地質條件，對煤礦采空區抽采的多分支水平井參數進行優化設計，以便使其抽采效果最佳。

發明內容

本發明的目的是提供一種多分支水平井抽采煤礦采空區瓦斯工藝，本發明針對不同的煤層、圍巖和地質條件的差異性，優化多分支水平井抽采設計參數，能提高采空區多分支水平井抽采瓦斯總量，能縮短抽采瓦斯時間，顯著提高綜合經濟效益。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多分支水平井抽采煤礦采空區瓦斯工藝，包括以下步驟：

（一）、根據圍巖性質、煤層采高、煤層層數等地質資料計算采空區上部垮落帶和裂隙帶高度、確定采空區瓦斯富集區域，確定鉆井方位布置方案；

（二）、針對目標煤層數和相應瓦斯富集區域分布選取井身結構；

（三）、根據地層結構、井身結構設計選取合理鉆具組合；

（四）、按照步驟（一）中鉆井方位布置方案計算井眼軌跡；

（五）、根據所選鉆具組合和所鉆地層巖性，選取合適鉆進參數；

（六）、參照步驟（一）中鉆井方位布置方案、采空區工作面長度和寬度，優化井身主分支結構參數；

（七）、按照鉆井設計完鉆；

（八）、連接組裝地面抽采設備；

（九）、根據抽采層段瓦斯濃度、滲透率等確定合理抽采負壓、抽采程序，完成對目標區域瓦斯進行抽采。

步驟（一）具體為：