[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

本發明公開一種穿采空區群下組煤煤層氣水平井強化抽采方法，包括確定L型水平井穿采空區群的井眼軌跡；根據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；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，確定水平井水平段的布設層位；完成穿采空區群下組煤層水平井的鉆完井施工；確定水平井水平段的射孔位置和壓裂段位置，完成水平井水平段的分段壓裂施工；完成水平井壓裂后放噴返排、通洗井作業，進行煤層氣排水采氣。本發明方法能高效穿采空區群以實現大范圍、快速抽采下組煤煤層氣，施工風險低、抽采效果好。

技術領域

本發明屬于地面煤層氣抽采技術領域，具體涉及一種穿采空區群下組煤煤層氣水平井強化抽采方法。

背景技術

礦區煤層氣開發具有緩解能源緊張局面、保護大氣環境和遏制煤礦瓦斯災害等多重經濟和社會效益。隨著多煤層發育礦井煤炭開采的進行，上部多煤層開采完畢后形成了巨大的采空區群，對下組煤煤層氣抽采產生阻隔影響，為保證煤礦區煤層氣資源超前預抽和連續性開發利用，抽采煤礦采空區群下組煤的煤層氣已成為煤礦區煤及煤層氣共采的重要技術難題。目前下組煤煤層氣的抽采普遍采用穿采空區直井預抽，這種方法存在施工工程量大、單井控制面積小、產量低、抽采效率低的缺陷，難以達到高效穿采空區群以實現大范圍、快速降低下組煤煤層氣含量的需要。未使用水平井抽采主要是由于以下幾方面的原因：(1)采空區煤柱分布、地層沉陷規律復雜，水平井穿采空區群的井位和水平段層位布設困難；(2)水平井穿采空區群鉆完井難度大，采空區段鉆井漏失嚴重、堵漏難度大、鉆井效率低、施工風險高；(3)上部采空區群對下部煤層的水平井層位布設具有重要影響。

發明內容

針對現有技術中的缺陷和不足，本發明提供了一種穿采空區群下組煤煤層氣水平井強化抽采方法，以解決現有技術中穿采空區群下組煤煤層氣抽采效率低的技術問題。

為達到上述目的，本發明采取如下的技術方案：

一種穿采空區群下組煤煤層氣水平井強化抽采方法，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。

本發明還具有以下技術特征：

更進一步的，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.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。

更進一步的，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；