[發明專利]一種針對煤層頂板小型裂隙的水平定向堵漏方法

在審

• 申請號: 202011548604.1
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112664159A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 張彪;黃輔強;孫紅波;肖明國;王越;顧玉明;陰慧勝;歷彥福;池斌
• 申請（專利權）人: 北京大地高科地質勘查有限公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21B7/04;E21B49/00
• 代理公司: 蘇州拓云知識產權代理事務所(普通合伙) 32344
• 代理人: 王超

1.一種針對煤層頂板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

(1)、鉆井：根據地層勘探結果，在指定位置通過鉆具對地面進行鉆井作業，在地層依次鉆設豎直井和造斜段，造斜段鉆至煤層上方的煤層頂板層，再在煤層頂板層鉆設第一個水平井；

(2)、壓水試驗：在煤層頂板層鉆設第一個水平井的過程中，對第一個水平井進行壓水試驗；

(3)、注漿：如果第一個水平井鉆進至某一位置時，步驟(2)中的壓水試驗結果顯示壓入的清水漏失量大于10m³/h，則表明第一個水平井在該處的煤層頂板層存在大量裂隙，通過注漿系統向鉆井中注漿，使水泥漿注入到第一個水平井在該處的煤層頂板層裂隙中，水泥凝固將煤層頂板層的裂隙堵住；

(4)、掃孔：在注漿壓力達到設計要求時，立即停止注漿，在鉆井中下入鉆具并對鉆井進行掃孔，避免水泥漿在鉆井中凝固，掃孔后再進行一次壓水試驗，檢驗注漿效果；

(5)、按照設計要求，如果需要繼續第一個水平井的鉆進，則重復步驟(2)、(3)、(4)直至第一個水平井鉆進到設計長度，再將鉆具起到造斜段下端位置，在第一個水平井一側鉆設另一個分支水平井，同第一個水平井的作業過程，如此，按照設計完成在煤層頂板層上各個分支水平井的鉆進、壓水試驗、注漿和掃孔作業。

2.根據權利要求1所述的針對煤層頂板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：步驟(1)具體為：根據地層勘探結果，在指定位置先通過較大尺寸的第一鉆頭對地面進行豎直鉆進，一開穿過基巖造豎直井，在豎直井中下入相應尺寸的套管對豎直井進行固井，隔離松散地層；再通過較小尺寸的第二鉆頭進行二開造斜段施工，定向鉆進通過控制井斜、孔深、垂深指標，保證第二鉆頭鉆至目標層，即鉆至煤層上方的煤層頂板層，二開完鉆后再下入相應尺寸的套管進行固井；再通過更小尺寸的第三鉆頭三開在煤層頂板層中按照設計沿某一方向水平定向鉆進，鉆設第一個水平井。

3.根據權利要求2所述的針對煤層頂板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：步驟(2)具體為：在煤層頂板層鉆設第一個水平井的過程中，每鉆進200m進行一次壓水試驗，壓入清水30min以上，如果壓水試驗結果顯示壓入的清水漏失量小于10m³/h，則表明第一個水平井在該處的煤層頂板層不存在大量裂隙，則繼續鉆進200m，再進行壓水試驗。

4.根據權利要求3所述的針對煤層頂板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：步驟(3)具體為：如果第一個水平井鉆進至某一位置時，步驟(2)中的壓水試驗結果顯示壓入的清水漏失量大于10m³/h，則表明第一個水平井在該處的煤層頂板層存在大量裂隙，起鉆，將鉆具從鉆井中取出，通過注漿系統向鉆井中注入水泥漿，其中，注漿系統為地面注漿站，注漿系統由清水罐、灰罐、制漿機、注漿泵、控制中心和電箱組成，控制中心與制漿機信號連接，電箱與制漿機電連接，清水罐和灰罐均與制漿機連接，通過控制粉煤灰和清水的配比，再將配比好的粉煤灰和清水加入到制漿機內，通過制漿機內高速渦流系統的攪拌作用，制成水泥漿，并能夠實現將水泥漿的密度調整控制在1.1-1.5g/cm³，然后，通過注漿泵將攪拌好的水泥漿經井口泵入到鉆井中。

5.根據權利要求4所述的針對煤層頂板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：注漿分三個階段：依次為常壓注漿、加壓注漿和高壓注漿；

常壓注漿：在注漿開始階段，煤層頂板層的裂隙中只有水，當注入水泥漿后，由于水泥漿密度大于裂隙中的水密度，水泥漿利用自重即可進入裂隙中，水泥漿占據裂隙中的水的位置；

加壓注漿：通過控制注漿泵的泵入壓力，使注漿壓力逐漸由常壓加壓增大至2-4Mpa，并將注漿壓力控制在2-4Mpa范圍內，從而使水泥漿在橫向、縱向上進一步擴散，封堵煤層頂板層中小裂隙通道，增大鉆孔注漿的控制范圍，使初始孤立的水泥漿結實并連成整體；

高壓注漿：由于煤層頂板層裂隙中的水壓力較高，在5-7Mpa，加壓注漿階段水泥凝固抗壓能力小于水頭壓力，為了鞏固前期注漿效果，所以在加壓注漿階段后期需要注漿調整水泥注入量，加大注漿壓力，使高壓注漿階段的注漿壓力大于水頭壓力1Mpa，當壓力穩定后停止注漿。

6.根據權利要求5所述的針對煤層頂板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：步驟(4)具體為：在注漿壓力達到設計要求時，立即停止注漿，在鉆井中下入鉆具并對鉆井底部進行掃孔，避免水泥漿在鉆井中凝固，鉆具將孔內的水泥掃出循環至地面，掃孔的孔深超過鉆井原先底部的位置后起鉆，然后，再通過注漿泵經井口向鉆井中注入清水，再進行一次壓水試驗，如果壓水試驗結果顯示壓入的清水漏失量小于10m³/h，則表明第一個水平井在該處的煤層頂板層注漿效果良好，已經將該處煤層頂板層的裂隙全部封堵，否則，重復步驟(3)繼續注漿作業，直到將該處煤層頂板層的裂隙全部封堵，如此，完成一段水平井的鉆進、壓水試驗、注漿和掃孔作業流程。