專利名稱：一種提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采礦業(yè)的安防技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性的方法。
背景技術(shù)：
地面大口徑瓦斯抽排井是煤礦把瓦斯在礦井下預(yù)抽后排到地面的通道，是我國目前預(yù)防煤礦井下瓦斯事故和進(jìn)行綜合利用能源的有效方法之一。大口徑瓦斯抽排井一般要求在孔內(nèi)下放工作套管。套管起著保護(hù)井眼、加固井壁和封固水、氣和各種復(fù)雜地層的作用。工作套管的穩(wěn)定性是大口徑瓦斯抽排井工程成功與否的關(guān)鍵。套管的失穩(wěn)分為破裂和變形二種形式。套管一旦發(fā)生破裂，上部地層的地下水可能通過鉆孔流入工作面，影響井下安全；如果套管發(fā)生變形(癟管)，則將減小氣體過流斷面面積，降低抽排能力。一口深孔大口徑瓦斯抽排井的成本通常在數(shù)百萬元以上，套管一旦失穩(wěn)，將給業(yè)主和施工單位雙方帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)的施工方法為在套管下放至孔中并且固管結(jié)束后，隨即排出鉆孔孔中的鉆井液。由于孔中井液排出后，增大了套管管壁內(nèi)外的壓力差，當(dāng)鉆孔孔壁地層孔隙流體壓力較大時(shí)，套管將因內(nèi)外壓力差超過套管的抗外擠強(qiáng)度而發(fā)生失穩(wěn)，引起套管失效。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上背景技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性的方法，旨在操作簡便，且能有效防止套管失穩(wěn)。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性的方法，其包括以下步驟
對(duì)瓦斯抽排井進(jìn)行套管固管；
在所述套管固管結(jié)束后，從井下巷道中向所述瓦斯抽排井孔壁附近的煤層中施工若干個(gè)卸壓鉆孔，通過所述若干個(gè)瓦斯卸壓鉆孔疏放所述煤層的瓦斯壓力；
待所述煤層的瓦斯壓力疏降到初始水平后，再排空所述瓦斯抽排井內(nèi)的井液。進(jìn)一步地，在所述套管固管的步驟中包括以下內(nèi)容
當(dāng)瓦斯抽排井終孔形成所述瓦斯抽排井后，所述瓦斯抽排井內(nèi)下放所述套管； 當(dāng)所述套管下放到所述瓦斯抽排井底部后，通過所述套管底部的注漿孔向所述瓦斯抽排井孔壁和所述套管之間的環(huán)狀間隙注入固管水泥漿；
所述固管水泥漿固化后，在所述瓦斯抽排井孔壁和所述套管之間的環(huán)狀間隙內(nèi)形成固管水泥圈，所述套管固管結(jié)束。進(jìn)一步地，在所述瓦斯抽排井揭穿所述煤層之前，所述煤層的瓦斯壓力為所述初始水平，在所述套管固管時(shí)，所述煤層的瓦斯壓力為所述鉆井液的液柱壓力，在所述套管固管結(jié)束時(shí)，所述煤層的瓦斯壓力為所述固管水泥漿的液柱壓力。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于本發(fā)明是在固管水泥固化后不直接排空鉆孔內(nèi)的鉆井液，而是先通過井下巷道施工卸壓鉆孔，降低孔壁附近煤層的瓦斯壓力，待煤層內(nèi)的瓦斯壓力降低到原始值后再排空鉆井液從而降低了對(duì)套管抗外擠強(qiáng)度的要求，有利于保證套管的抗外擠強(qiáng)度高于管外的煤層瓦斯擠壓力，保證了套管的安全。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性方法的使用狀態(tài)
示意圖。
符號(hào)說明
套管 1
鉆井液 2
固管水泥圈3
煤層 4
卸壓鉆孔 5
巷道 6
鉆孔孔壁 具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明實(shí)施方式提供的提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性的方法， 該提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性方法應(yīng)用于瓦斯抽排井套管1中。鉆井之前，煤層4存在一定的初始水平的瓦斯壓力P0，當(dāng)鉆井揭開煤層4后，由于鉆孔(即瓦斯抽排井)內(nèi)存在鉆井液2，使得鉆孔孔壁7附近煤層4的瓦斯壓力增加為井液液柱壓力P1。套管1下放后的固管期間，井壁煤層4瓦斯壓力等于固管水泥漿的液柱壓力 P2，由于所注水泥漿液的容重一般大于井液容重，因此，一般存在P2 > Pl > P0。鉆井和固管1的過程增加了煤層4內(nèi)的瓦斯壓力。當(dāng)鉆孔深度較大且煤層4滲透性較低時(shí)，固管結(jié)束后，煤層4內(nèi)形成的這種高瓦斯壓力不易消散，仍然保持一個(gè)高于PO的瓦斯壓力。當(dāng)排空套管1內(nèi)的鉆井液2后，若套管1的壁厚難以提供足夠的抗外擠強(qiáng)度，套管1將因套管1 內(nèi)外壓差過大而導(dǎo)致套管1失穩(wěn)。故，在瓦斯抽排井施工期間，鉆孔孔壁7內(nèi)充滿鉆井液2，在鉆孔揭穿煤層4之前， 煤層內(nèi)瓦斯壓力等于Po。當(dāng)鉆孔揭穿煤層4后，煤層內(nèi)瓦斯壓力等于鉆井液2的液柱壓力 P1。當(dāng)瓦斯抽排井終孔后形成瓦斯抽排井后，鉆孔內(nèi)下放套管1。當(dāng)套管1下放到設(shè)計(jì)深度后，通過套管1底部的注漿孔向孔壁7和套管1之間的環(huán)狀間隙注入固管水泥漿，注漿結(jié)束后，煤層4內(nèi)瓦斯壓力等于水泥漿的液柱壓力P2。水泥固化后，在孔壁7和套管1之間的環(huán)狀間隙內(nèi)形成固管水泥圈3。本發(fā)明在井下巷道6中向煤層4施工1個(gè)或數(shù)個(gè)卸壓鉆孔5，降低煤層內(nèi)瓦斯壓力，使煤層內(nèi)的瓦斯壓力由P2降低到P0。本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中的施工順序如下 1)對(duì)瓦斯抽排井進(jìn)行套管1固管。2)在瓦斯抽排井固管結(jié)束且水泥固化后，在井下巷道6內(nèi)向煤層4施工1個(gè)或數(shù)個(gè)卸壓鉆孔5，通過卸壓鉆孔5降低煤層內(nèi)瓦斯壓力。使煤層4內(nèi)的瓦斯壓力由P2降低到 P0。3)待煤層內(nèi)的瓦斯壓力由P2降低到PO后，再排空套管1內(nèi)的鉆井液2。本發(fā)明分析了鉆孔套管失穩(wěn)的原理，認(rèn)為鉆井液柱壓力Pl和固管過程產(chǎn)生水泥柱壓力P2會(huì)導(dǎo)致鉆孔附近的煤層4瓦斯壓力增加。本發(fā)明能通過井下巷道6中實(shí)施的卸壓鉆孔5有效的降低煤層4內(nèi)的瓦斯壓力，使煤層4內(nèi)的瓦斯壓力恢復(fù)到煤層4的原始?jí)毫?即初始水平)，降低了對(duì)套管1抗外擠強(qiáng)度的要求，有利于保證套管1的安全。進(jìn)一步說明，從降低煤層4移出的瓦斯由巷道6通過管道(圖未示)排出。本發(fā)明與傳統(tǒng)的施工方法相比，主要區(qū)別在于，本發(fā)明是在固管水泥固化后不直接排空鉆孔內(nèi)的鉆井液2，而是先通過井下巷道施工卸壓鉆孔，降低孔壁7附近煤層4的瓦斯壓力，待煤層4內(nèi)的瓦斯壓力降低到原始值后再排空鉆井液2從而降低了對(duì)套管1抗外擠強(qiáng)度的要求，有利于保證套管1的抗外擠強(qiáng)度高于管1外的煤層4瓦斯擠壓力，保證了套管1的安全。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性的方法，其包括以下步驟 對(duì)瓦斯抽排井進(jìn)行套管固管；在所述套管固管結(jié)束后，從井下巷道中向所述瓦斯抽排井孔壁附近的煤層中施工若干個(gè)卸壓鉆孔，通過所述若干個(gè)瓦斯卸壓鉆孔疏放所述煤層的瓦斯壓力；待所述煤層的瓦斯壓力疏降到初始水平后，再排空所述瓦斯抽排井內(nèi)的井液。
2.如權(quán)利要求1所述的提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在所述套管固管的步驟中包括以下內(nèi)容當(dāng)瓦斯抽排井終孔形成所述瓦斯抽排井后，所述瓦斯抽排井內(nèi)下放所述套管； 當(dāng)所述套管下放到所述瓦斯抽排井底部后，通過所述套管底部的注漿孔向所述瓦斯抽排井孔壁和所述套管之間的環(huán)狀間隙注入固管水泥漿；所述固管水泥漿固化后，在所述瓦斯抽排井孔壁和所述套管之間的環(huán)狀間隙內(nèi)形成固管水泥圈，所述套管固管結(jié)束。
3.如權(quán)利要求2所述的提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在所述瓦斯抽排井揭穿所述煤層之前，所述煤層的瓦斯壓力為所述初始水平，在所述套管固管前， 所述煤層的瓦斯壓力為所述鉆井液的液柱壓力，在所述套管固管結(jié)束時(shí)，所述煤層的瓦斯壓力為所述固管水泥漿的液柱壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性的方法，其包括以下步驟對(duì)瓦斯抽排井進(jìn)行套管固管；在所述套管固管結(jié)束后，從井下巷道中向所述瓦斯抽排井孔壁附近的煤層中施工若干個(gè)卸壓鉆孔，通過所述若干個(gè)瓦斯卸壓鉆孔疏放所述煤層的瓦斯壓力；待所述煤層的瓦斯壓力疏降到初始水平后，再排空所述瓦斯抽排井內(nèi)的井液。所述提高地面瓦斯抽排井套管穩(wěn)定性的方法，先通過井下巷道施工卸壓鉆孔，降低孔壁附近煤層的瓦斯壓力，待煤層內(nèi)的瓦斯壓力降低到原始值后再排空鉆井液從而降低了對(duì)套管抗外擠強(qiáng)度的要求，有利于保證套管的抗外擠強(qiáng)度高于管外的煤層瓦斯擠壓力，保證了套管的安全。
文檔編號(hào)E21F7/00GK102278089SQ201110202958
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者吳松貴, 孫家應(yīng), 謝焰 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)