[發明專利]煤礦區煤層氣四區聯動井上下聯合抽采方法

在審

• 申請號: 202210140282.X
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN115341877A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 李國富;季長江;李軍軍;張江華;魯博;陳召英;王維;邵顯華;趙晉斌;張躍崢;陳鵬;田慶鈴
• 申請（專利權）人: 易安藍焰煤與煤層氣共采技術有限責任公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/30;E21B43/26;E21B7/04;E21F7/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

1.一種煤礦區煤層氣“四區聯動”井上下聯合抽采方法，其特征在于：依據時空關系和采掘先后順序，將煤礦區劃分為規劃區、準備區、生產區、采空區；規劃區為煤炭資源在5年以后才進行采煤作業的區域；準備區為3～5年內即將進行回采的區域；生產區為煤炭生產礦井的現有生產區域；采空區為煤礦作業過程中，將地下煤炭開采后留下的區域；規劃區采用地面預抽的方式進行提前抽采，包括地面預抽垂直井、地面預抽水平井；準備區采用井上下聯合抽采方式，通過井下定向長鉆孔與地面采動直井的壓裂影響區溝通，利用壓裂影響區提升滲透率；生產區采用區域遞進式順層鉆孔、高位定向長鉆孔、穿層鉆孔進行井下抽采，地面利用地面采動直井、地面采動L型井進行抽采；采空區通過施工采空區地面垂直井抽采。

2.根據權利要求1所述的煤礦區煤層氣“四區聯動”井上下聯合抽采方法，其特征在于：所述的規劃區、準備區、生產區和采空區“四區”的劃分隨煤礦采掘推進、抽采時間的延長和煤層氣含氣量及瓦斯壓力的變化而呈動態演變，煤層含氣量大于16 m³/t，瓦斯壓力高于0.74MPa的區域進行地面預抽；在含氣量8～16 m³/t區域采取井上下聯動抽采；含氣量低于8 m³/t，瓦斯壓力低于0.74MPa的區域，實施井下區域遞進式抽采；規劃區預抽5～10年后轉化為準備區，準備區抽采3～5年后轉化為生產區，生產區在煤炭回采完成后則轉化為采空區。

3.根據權利要求2所述的煤礦區煤層氣“四區聯動”井上下聯合抽采方法，其特征在于：所述的地面預抽垂直井為套管完井，采用二開井身結構，一開采用直徑Φ311.1mm的鉆頭，下入Φ244.5mm的套管，二開采用Φ215.9mm的鉆頭，下入Φ139.7mm的套管，套管下至目的煤層以下30m；

地面預抽水平井包括U型水平井、L型水平井；U型水平井由水平井和垂直井組成，水平井采用三開結構，一開采用直徑Φ444.5mm的鉆頭，下入Φ339.7mm的套管，二開采用Φ311.1mm的鉆頭，下入Φ244.5mm的套管，三開采用Φ215.9mm的鉆頭，下入Φ139.7mm的套管；垂直井為二開結構，一開采用Φ311.1mm的鉆頭，下入Φ244.5mm的套管，二開采用Φ215.9mm的鉆頭，下入Φ177.8mm的套管，且在煤層段采用玻璃鋼套管，施工過程中先完成垂直井的作業，然后再進行水平井作業，并將水平井穿過垂直井玻璃鋼，與直井連通后繼續延伸，完成U型水平井的連通；

L型水平井采用三開井身結構方式，一開采用Φ311.15mm鉆頭鉆入穩定基巖5m～10m，下入J55鋼級Φ273mm表層套管，固井水泥返至地面；二開采用Φ241mm鉆頭鉆進至煤層頂板以上5m處，下入J55鋼級Φ193.7mm技術套管至煤層頂板以上10m處，固井水泥返至地面；三開采用Φ171.5mm鉆頭鉆進，進入煤層后沿煤層鉆進，下入Φ139.7mm的套管進行完井；然后，對水平段進行射孔、壓裂作業，完成煤層的增透改造。

4.根據權利要求2所述的煤礦區煤層氣“四區聯動”井上下聯合抽采方法，其特征在于，所述的準備區具體的抽采方式為：通過地面采動直井對目的煤層進行水力壓裂改造，通過地面監測圈定出地面井壓裂影響范圍，然后，在井下巷道向壓裂影響區施工順煤層長鉆孔或穿層鉆孔進行井下瓦斯抽采。

5.根據權利要求2所述的煤礦區煤層氣“四區聯動”井上下聯合抽采方法，其特征在于：所述的生產區在采煤工作面進行煤炭生產的同時，采用區域遞進式順層鉆孔、高位定向長鉆孔、穿層鉆孔進行井下抽采，地面利用地面采動直井、地面采動L型井進行抽采；

地面采動直井布置于距離回風巷50m、頂板以上40m～60m區域；

地面采動L型井從地面施工，將水平段置于沿煤層走向的頂板巖層中，地面采動L型井采用三開結構，一開采用直徑Φ483mm的鉆頭，下入Φ406.4mm的套管，二開采用Φ311.1mm的鉆頭，下入Φ244.48mm的套管，三開采用Φ215.9mm的鉆頭，鉆至頂板裂隙帶中，裸眼完井。

6.根據權利要求2所述的煤礦區煤層氣“四區聯動”井上下聯合抽采方法，其特征在于：所述的采空區采用地面垂直井抽采煤層氣，采空區地面垂直井采用二開封固含水層，三開下入割縫套管護壁的垂直抽采井三開井身結構。