地面鉆井穿透殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種老空區(qū)殘留煤層氣抽采的方法，尤其適用于地面鉆井穿透殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是世界上的煤炭大國(guó)，煤炭開(kāi)采后遺留了大量的老空區(qū)。由于我國(guó)煤炭回采率較低，老空區(qū)遺煤較多，殘留煤體中蘊(yùn)含了豐富的煤層氣資源。瓦斯是一種清潔能源，對(duì)老空區(qū)殘留煤層氣的能源化利用，可有效緩解我國(guó)天然氣供應(yīng)不足的局面，并且具有良好的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益。目前，老空區(qū)瓦斯主要由地面向采空區(qū)上部裂隙帶內(nèi)施工地面鉆井以抽采老空區(qū)瓦斯，此種方法僅僅可抽采單一老空區(qū)的瓦斯。為抽采老空區(qū)下部煤層瓦斯，往往采用由地面施工地面鉆井穿透老空區(qū)進(jìn)入下部煤層抽采瓦斯，此方法由于需穿透老空區(qū)，鉆井施工過(guò)程中施工難度大、事故發(fā)生率高、成孔率低，且不能同時(shí)抽采多層老空區(qū)瓦斯，亟需開(kāi)發(fā)一種施工難度小、事故發(fā)生率低且能同時(shí)抽采多層老空區(qū)殘留煤層氣的瓦斯抽采方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種施工難度小，且事故發(fā)生率低的地面鉆井穿透殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣的方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
地面鉆井穿透殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣的方法，其特征在于包括下述內(nèi)容:
1、由地面向第一層殘留煤柱中心位置施工地面鉆井，并向下穿透至第η層殘留煤柱底板0.5-1.5m處，其中2 ^ η ;由地面向鉆井內(nèi)插入抽采管，其中抽采管的篩管段位于殘留煤柱處并向殘留煤柱的上部和下部延伸5m ;密封鉆井井口后，在抽采管上端設(shè)有第五閥門且與泵站連接；打開(kāi)第五閥門，開(kāi)始抽采多層老空區(qū)內(nèi)殘余煤層氣。
[0005]所述抽采管由篩管段和實(shí)管段組成的抽采管。
[0006]所述殘留煤柱寬度小于15m時(shí)，地面鉆井穿透殘留煤柱后直接經(jīng)殘留煤柱兩端裂隙區(qū)與殘留煤柱兩側(cè)老空區(qū)貫通。
[0007]所述殘留煤柱寬度大于15m時(shí)，地面鉆井穿透殘留煤柱，并進(jìn)入殘留煤柱底板
0.5-1.5m處；其操作步驟是:
a、由地面向地面鉆井內(nèi)插入外部固定有高壓囊袋的鋼管至殘留煤柱底部，且高壓囊袋下端距殘留煤柱頂板l~3m ;高壓囊袋上設(shè)有高壓軟管，且高壓軟管的下端與高壓囊袋連通，高壓軟管的上端延伸至地面；
b、在地面上設(shè)有高壓水泵，且高壓水泵通過(guò)第一三通、第二三通與鋼管以及高壓軟管連接:第一三通的一個(gè)端口與高壓水泵連接并設(shè)有第一閥門，第一三通的另一端與鋼管上端相連并設(shè)有第二閥門，第一三通的第三端口與第二三通的一個(gè)端口相連，第二三通的另一端口與高壓軟管的上端相連并設(shè)有第三閥門，第二三通的第三端口設(shè)有第四閥門；
C、打開(kāi)第一閥門、第三閥門，由高壓水泵經(jīng)高壓軟管將水壓入囊袋，形成封孔段。關(guān)閉第三閥門，打開(kāi)第二閥門，由高壓水泵將高壓水流經(jīng)鋼管注入鉆井，在保證鉆井內(nèi)的水壓低于高壓囊袋內(nèi)水壓的條件下壓裂殘留煤柱中的隔離煤柱段；
d、待隔離煤柱段被壓裂后，關(guān)閉第一閥門，打開(kāi)第四閥門將高壓囊袋內(nèi)的水放出卸壓，并把鋼管、囊袋和高壓軟管拉出鉆井。
[0008]有益效果:
(I)穿透老空區(qū)內(nèi)殘留煤柱抽采老空區(qū)殘余煤層氣，施工較容易，成本低，且事故發(fā)生率低。
[0009](2)向固定在鋼管外部的囊袋注入水，形成封孔段，有效解決煤層壓裂過(guò)程中高壓水的漏水問(wèn)題，保證了壓裂煤層的水壓力達(dá)到煤層的致裂壓力。
[0010](3)地面鉆井穿透殘留煤柱抽采老空區(qū)殘余煤層氣，具有可同時(shí)抽采多層老空區(qū)內(nèi)殘余煤層氣的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1、圖2是本發(fā)明的原理示意圖圖3是抽采老空區(qū)內(nèi)殘余煤層氣示意圖
圖中:I一地面鉆井，2—裂隙區(qū)，3—老空區(qū)，4一地面，5—高壓囊袋，6—鋼管，7—高壓軟管，8 —聞壓水栗，9一第一二通，10—第_■二通，11一第一閥丨]，12—第_■閥丨],13—第二閥門，14一第四閥門，15—隔離煤柱，16—抽采管，17—篩管段，18—普通管段，19一第五閥I?，20一泵站,21一封孔段。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)例作進(jìn)一步描述:
地面鉆井穿透殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣的方法，其特征是包括下述內(nèi)容:由地面向第一層殘留煤柱中心位置施工地面鉆井，并向下穿透至第η層殘留煤柱底板0.5-1.5m處，其中2含η ;由地面(4)向鉆井(I)內(nèi)插入抽采管(16)，其中抽采管(16)的篩管段(17)位于殘留煤柱處并向殘留煤柱的上部和下部延伸5m;密封鉆井(I)井口后，在抽采管(16)上端設(shè)有第五閥門(19)且與泵站(20)連接；打開(kāi)第五閥門(19)，開(kāi)始抽采多層老空區(qū)(3)內(nèi)殘余煤層氣。
[0013]2、根據(jù)權(quán)利要求1所述地面鉆井穿透殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣的方法，其特征是所述抽采管(16)由篩管段(17)和實(shí)管段(18)組成的抽采管(16)。
[0014]所述殘留煤柱寬度小于15m時(shí)，地面鉆井(I)穿透殘留煤柱后直接經(jīng)殘留煤柱兩端裂隙區(qū)(2)與殘留煤柱兩側(cè)老空區(qū)(3)貫通。
[0015]所述殘留煤柱寬度大于15m時(shí)，地面鉆井(I)穿透殘留煤柱，并進(jìn)入殘留煤柱底板0.5-1.5m處；其操作步驟是:
a、由地面(4)向地面鉆井(I)內(nèi)插入外部固定有高壓囊袋(5)
的鋼管(6 )至殘留煤柱底部，且高壓囊袋(5 )下端距殘留煤柱頂板l~3m ；高壓囊袋(5 )上設(shè)有高壓軟管(7)，且高壓軟管(7)的下端與高壓囊袋5)連通，高壓軟管(7)的上端延伸至地面(4)；
b、在地面(4)上設(shè)有高壓水泵(8)，且高壓水泵(8)通過(guò)第一三通(9)、第二三通(10)與鋼管(6)以及高壓軟管(7)連接:第一三通(9)的一個(gè)端口與高壓水泵(8)連接并設(shè)有第一閥門(11)，第一三通(9)的另一端口與鋼管(6)上端相連并設(shè)有第二閥門(12)，第一三通(9)的第三端口與第二三通(10)的一個(gè)端口相連，第二三通(10)的另一端口與高壓軟管
(7)的上端相連并設(shè)有第三閥門(13)，第二三通(10)的第三端口設(shè)有第四閥門(14)；
C、打開(kāi)第一閥門(11)、第三閥門(13)，由高壓水泵(8)經(jīng)高壓軟管(7)將水壓入囊袋
(5)，形成封孔段(21)。關(guān)閉第三閥門(13)，打開(kāi)第二閥門(12)，由高壓水泵(8)將高壓水流經(jīng)鋼管(6)注入鉆井(1)，在保證鉆井(I)內(nèi)的水壓低于高壓囊袋(5)內(nèi)水壓的條件下壓裂殘留煤柱中的隔離煤柱段(15);
d、待隔離煤柱段(15)被壓裂后，關(guān)閉第一閥門(11)，打開(kāi)第四閥門(14)將高壓囊袋
(5)內(nèi)的水放出卸壓，并把鋼管(6)、高壓囊袋(5)和高壓軟管(7)拉出鉆井(I)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.地面鉆井穿透殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣的方法，其特征是包括下述內(nèi)容:由地面向第一層殘留煤柱中心位置施工地面鉆井，并向下穿透至第η層殘留煤柱底板.0.5-1.5m處，其中2含η ;由地面(4)向鉆井(I)內(nèi)插入抽采管(16)，其中抽采管(16)的篩管段(17)位于殘留煤柱處并向殘留煤柱的上部和下部延伸5m;密封鉆井(I)井口后，在抽采管(16)上端設(shè)有第五閥門(19)且與泵站(20)連接；打開(kāi)第五閥門(19)，開(kāi)始抽采多層老空區(qū)(3)內(nèi)殘余煤層氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述地面鉆井穿透殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣的方法，其特征是所述抽采管(16)由篩管段(17)和實(shí)管段(18)組成的抽采管(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述地面鉆井穿透殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣的方法，其特征是所述殘留煤柱寬度小于15m時(shí)，地面鉆井(I)穿透殘留煤柱后直接經(jīng)殘留煤柱兩端裂隙區(qū)(2)與殘留煤柱兩側(cè)老空區(qū)(3)貫通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述地面鉆井穿透殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣的方法，其特征是所述殘留煤柱寬度大于15m時(shí)，地面鉆井(I)穿透殘留煤柱，并進(jìn)入殘留煤柱底板.0.5-1.5m處；其操作步驟是: a、由地面(4)向地面鉆井(I)內(nèi)插入外部固定有高壓囊袋(5) 的鋼管(6 )至殘留煤柱底部，且高壓囊袋(5 )下端距殘留煤柱頂板l~3m ；高壓囊袋(5 )上設(shè)有高壓軟管(7)，且高壓軟管(7)的下端與高壓囊袋5)連通，高壓軟管(7)的上端延伸至地面(4)； b、在地面(4)上設(shè)有高壓水泵(8)，且高壓水泵(8)通過(guò)第一三通(9)、第二三通(10)與鋼管(6)以及高壓軟管(7)連接:第一三通(9)的端口 I與高壓水泵(8)連接并設(shè)有第一閥門(11)，第一三通(9)的端口 II與鋼管(6)上端相連并設(shè)有第二閥門(12)，第一三通(9)的端口III與第二三通(10)的端口 I相連，第二三通(10)的端口 II與高壓軟管(7)的上端相連并設(shè)有第三閥門(13)，第二三通(10)的端口III設(shè)有第四閥門(14)； C、打開(kāi)第一閥門(11)、第三閥門(13)，由高壓水泵(8)經(jīng)高壓軟管(7)將水壓入囊袋(5)，形成封孔段(21); 關(guān)閉第三閥門(13)，打開(kāi)第二閥門(12)，由高壓水泵(8)將高壓水流經(jīng)鋼管(6)注入鉆井(1)，在保證鉆井(I)內(nèi)的水壓低于高壓囊袋(5)內(nèi)水壓的條件下壓裂殘留煤柱中的隔離煤柱段(15)； d、待隔離煤柱段(15)被壓裂后，關(guān)閉第一閥門(11)，打開(kāi)第四閥門(14)將高壓囊袋(5)內(nèi)的水放出卸壓，并把鋼管(6)、高壓囊袋(5)和高壓軟管(7)拉出鉆井(I)。
【專利摘要】地面鉆井穿透殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣的方法。由地面向殘留煤柱施工地面鉆井，并穿透所有殘留煤柱。當(dāng)殘留煤柱寬度較小時(shí)，地面鉆井穿透殘留煤柱后直接與老空區(qū)貫通。當(dāng)殘留煤柱寬度較大時(shí)，地面鉆井穿透殘留煤柱至殘留煤柱底板處，由地面向鉆井內(nèi)插入外部固定有高壓囊袋的鋼管至殘留煤柱底部；將高壓軟管與高壓囊袋連通，且延伸至地面；經(jīng)高壓軟管將水壓入高壓囊袋，形成封孔段，隨后將高壓水流經(jīng)鋼管注入鉆井，壓裂殘留煤柱后，將高壓囊袋放水卸壓。繼續(xù)穿透其它殘留煤柱后，由地面向鉆井內(nèi)插入抽采管，抽采老空區(qū)內(nèi)殘余煤層氣。本方法由地面施工地面鉆井穿透殘留煤柱，具有施工難度小、事故發(fā)生率低的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】E21F7-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104696006
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510055357
【發(fā)明人】胡勝勇, 馮國(guó)瑞, 高嬙, 張祥, 陳春諫
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日