[發明專利]穿采空區群下組煤煤層氣水平井強化抽采方法

有效

• 申請號: 202111648409.0
• 申請日: 2021-12-30
• 公開（公告）號: CN114439428B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 許耀波;杜志強;徐建平;鞏澤文;王正喜;吳靜;王晶;朱文俠
• 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: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/267
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 國旭東

1.一種穿采空區群下組煤煤層氣水平井強化抽采方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、獲得目標礦區的勘探數據，根據勘探數據確定L型水平井穿采空區群的井眼軌跡；

步驟2、根據勘探得到的采空區最小水平主應力方向、下組煤的等高線確定水平井水平段的布設方位和平均井斜；

步驟3、根據勘探得到的下組煤層頂面與相鄰采空區底面之間的距離、下組煤堅固性系數、下組煤層應力、下組煤層頂板應力和下組煤層底板應力，然后確定水平井水平段的布設層位：

步驟4、完成穿采空區群下組煤層水平井的鉆完井施工；

步驟5、確定水平井水平段的射孔位置和壓裂段位置，然后完成水平井水平段的分段壓裂施工；

步驟6、完成水平井壓裂后放噴返排、通洗井作業，然后進行煤層氣排水采氣；

步驟1所述的根據勘探數據確定L型水平井穿采空區群的井眼軌跡具體包括：

步驟1.1.勘探得到各采空區中保護煤柱的位置、回采煤層厚度和回采時間；

步驟1.2.根據各采空區中保護煤柱的位置、回采煤層厚度和回采時間確定井眼軌跡，將水平井布置在煤層回采厚度小于4m且回采時間大于5年的區域內，且井眼軌跡的垂直段中垂線與煤層水平線的交點與每個回采層內相鄰煤柱延長線的水平距離不小于20倍煤層回采厚度，所述相鄰煤柱是指與井眼軌跡的垂直段相鄰的煤柱；

步驟3所述的確定水平井水平段的布設層位具體包括：

當下組煤堅固性系數＞1時，水平井水平段布設在下組煤層中；

當下組煤堅固性系數＜1、下組煤層與下組煤層頂板的垂向應力＞下組煤層與下組煤層頂板水平應力、下組煤層頂板的最小水平主應力＞下組煤層煤層的最小水平主應力，且下組煤層與相鄰采空區之間的距離＞水平井水平段的壓裂裂縫高度模擬值2倍時，將水平井水平段布設在緊鄰下組煤層的頂板巖層中；

當下組煤堅固性系數＜1、下組煤層與下組煤層頂板的垂向應力＞下組煤層與下組煤層頂板水平應力、下組煤層頂板的最小水平主應力＞下組煤層煤層的最小水平主應力，且下組煤層與其相鄰采空區之間的距離＜水平井水平段的壓裂裂縫高度模擬值2倍時，將水平井水平段布設在緊鄰下組煤層的底板巖層中。

2.如權利要求1所述的穿采空區群下組煤煤層氣水平井強化抽采方法，其特征在于，步驟2所述的水平井水平段的平均井斜為90°～110°。

3.如權利要求1所述的穿采空區群下組煤煤層氣水平井強化抽采方法，其特征在于，步驟2所述的水平井水平段的平均井斜為100°。

4.如權利要求1所述的穿采空區群下組煤煤層氣水平井強化抽采方法，其特征在于，步驟4所述的穿采空區群下組煤層水平井的鉆完井施工具體包括，采用三開井身結構，且在穿采空區群鉆完井過程中，由上至下依次下入直徑逐漸縮小的膨脹管，相鄰膨脹管的直徑差值為20～25mm。

5.如權利要求4所述的穿采空區群下組煤煤層氣水平井強化抽采方法，其特征在于，所述膨脹管上設置有橡膠密封元件，所述橡膠密封元件的下入位置設置在采空區群內每個采空區的頂板裂隙帶以上5～10米和底鼓裂隙帶以下5～10米的巖層內。

6.如權利要求1所述的穿采空區群下組煤煤層氣水平井強化抽采方法，其特征在于，步驟5所述的分段壓裂施工的工藝參數包括：

當水平井水平段布設在下組煤層頂板時：采用豎直向下定向射孔方式、射孔穿深＞1m，采用沉式支撐劑、體積密度＞1000kg/m³，采用光套管注入完成穿層壓裂施工；

當水平井水平段布設在下組煤層中時，采用水平及向下水力定向噴砂射孔方式，采用沉式支撐劑、體積密度＞1000kg/m³，采用油管+環空聯合注入方式完成壓裂施工；

當水平井水平段布設在下組煤層底板時，采用豎直向上定向射孔方式、射孔穿深＞1m，采用浮式支撐劑、體積密度800～1000kg/m³，采用光套管注入完成穿層壓裂施工。