一種區(qū)域鉆井采煤的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于深部煤層開(kāi)采的區(qū)域鉆井采煤的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是煤炭資源大國(guó)，尤其是100m以下的地層蘊(yùn)藏著及其豐富的煤礦資源。目前對(duì)煤礦的開(kāi)采主要是巷道開(kāi)采的方法，然而巷道開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)成本高，安全風(fēng)險(xiǎn)大。尤其隨著煤層深度的增加，工況越加復(fù)雜，地層應(yīng)力升高，井下溫度升高，還伴隨著瓦斯?jié)舛鹊脑黾?，使得巷道開(kāi)采的方法難以在深部煤層實(shí)施。
[0003]然而隨著國(guó)家對(duì)能源需求的增加，必將對(duì)深部煤層進(jìn)行開(kāi)采。目前世界范圍內(nèi)對(duì)深部煤層的開(kāi)采并未提出行之有效的方法，鑒于巷道開(kāi)采應(yīng)用于深部煤層的技術(shù)難度和經(jīng)濟(jì)性考慮，深部煤層的開(kāi)采已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的難題。對(duì)煤礦資源進(jìn)行高效、經(jīng)濟(jì)、安全的開(kāi)發(fā)是關(guān)系到我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略，具有深遠(yuǎn)而重大的意義。
[0004]鑒于以上技術(shù)背景，本發(fā)明提供一種區(qū)域鉆井采煤的工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:為了解決深部煤層開(kāi)發(fā)困難的問(wèn)題，特提供一種區(qū)域鉆井采煤的工藝方法。本發(fā)明涉及的主要裝置有:領(lǐng)眼鉆頭、變徑鉆頭、井下動(dòng)力鉆具、變徑穩(wěn)定器、鉆柱、煤漿舉升裝置和水力噴射頭。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種區(qū)域鉆井采煤的工藝方法，其特征是:
[0007]先根據(jù)區(qū)域煤礦所在的地理?xiàng)l件，設(shè)計(jì)導(dǎo)向井眼的井身結(jié)構(gòu)；運(yùn)用常規(guī)鉆井方法在巖層進(jìn)行直井段鉆井和造斜；鉆進(jìn)至煤層時(shí)，起鉆，更換鉆具組合，在鉆柱前端依次安裝領(lǐng)眼鉆頭、變徑鉆頭、井下動(dòng)力鉆具和變徑穩(wěn)定器；變徑鉆頭可以實(shí)現(xiàn)井下大變徑功能對(duì)煤層進(jìn)行切削，變徑穩(wěn)定器可以實(shí)現(xiàn)井下大變徑功能對(duì)鉆柱進(jìn)行穩(wěn)定扶正；下放鉆柱至煤層井段，地面開(kāi)栗循環(huán)鉆井液，井下動(dòng)力鉆具驅(qū)動(dòng)變徑鉆頭和領(lǐng)眼鉆頭旋轉(zhuǎn)；控制變徑鉆頭變徑，對(duì)煤層進(jìn)行擴(kuò)眼鉆進(jìn)，控制變徑穩(wěn)定器變徑，在擴(kuò)眼后的煤層井眼對(duì)鉆柱進(jìn)行穩(wěn)定和扶正；持續(xù)鉆井，根據(jù)煤層的分布鉆成一定長(zhǎng)度的井眼，即為導(dǎo)向井眼；在導(dǎo)向井眼的鉆井過(guò)程中，鉆井液在地面通過(guò)鉆井栗從鉆柱中心流向井底，鉆井液攜帶煤肩和巖肩從環(huán)空返回地面，在地面把煤漿和煤層氣進(jìn)行氣固液分離。
[0008]在地面鉆成采煤直井，采煤直井穿透整個(gè)煤層，采煤直井與導(dǎo)向井眼末端相交；在采煤直井的巖層井段進(jìn)行下套管和注水泥工藝操作；在采煤直井的煤層井段安裝煤漿舉升
目.ο
[0009]在導(dǎo)向井眼的井口下放鉆柱，鉆柱前端依次安裝水力噴射頭、變徑鉆頭、井下動(dòng)力鉆具和變徑穩(wěn)定器；下放鉆柱進(jìn)入煤層井段，開(kāi)栗循環(huán)鉆井液，鉆井液經(jīng)過(guò)井下動(dòng)力鉆具到達(dá)水力噴射頭，井下動(dòng)力鉆具驅(qū)動(dòng)變徑鉆頭和水力噴射頭旋轉(zhuǎn)，水力噴射頭噴射高壓水射流對(duì)煤層進(jìn)行水力沖擊破碎，實(shí)現(xiàn)軸向和徑向沖擊破煤；控制變徑鉆頭變徑，對(duì)水力噴射形成的井眼井壁進(jìn)行清理刮削；控制變徑穩(wěn)定器變徑，對(duì)鉆柱進(jìn)行穩(wěn)定和扶正；在此鉆進(jìn)過(guò)程中，利用鉆柱自身重力，實(shí)現(xiàn)水力噴射形成的井眼基本沿著導(dǎo)向井眼平行的軌跡行進(jìn)，使鉆柱沿著與導(dǎo)向井眼軌跡平行的的軌跡進(jìn)行縱向擴(kuò)眼；縱向擴(kuò)眼過(guò)程中，產(chǎn)生的煤肩在鉆井液的作用下，利用煤漿舉升裝置從采煤直徑帶回地面，在地面把煤漿和煤層氣進(jìn)行氣固液分離；鉆柱到達(dá)導(dǎo)向井眼末端位置時(shí)，關(guān)閉鉆井栗停止鉆井液循環(huán)，上提鉆柱，直至水力噴射頭回到煤層井段入口位置，打開(kāi)鉆井栗，下放鉆柱，重復(fù)上述縱向擴(kuò)眼的步驟，不斷對(duì)井眼進(jìn)行縱向擴(kuò)眼，直至到達(dá)設(shè)計(jì)擴(kuò)眼厚度，形成的井眼即為縱向井眼。
[0010]煤層厚度足夠厚的情況下，對(duì)煤層進(jìn)行分層擴(kuò)眼，在不同地層深度形成多個(gè)縱向井眼；縱向井眼內(nèi)必須充滿鉆井液，以保證地層壓力，防止地層坍塌。
[0011]在單井縱向擴(kuò)眼完成以后，重復(fù)上述工藝方法，在煤層縱向展布面內(nèi)平行布置多口井，以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層的區(qū)域性開(kāi)采。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:(I)本發(fā)明提供一種深部煤層開(kāi)發(fā)的工藝方法；(2)本發(fā)明無(wú)需人工下井，避免了巷道開(kāi)采人工下井的諸多安全隱患；(3)本發(fā)明可以對(duì)煤層氣進(jìn)行采收。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明導(dǎo)向井眼施工的示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明采煤直井和導(dǎo)向井眼相交的示意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明縱向擴(kuò)眼的示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明分層擴(kuò)眼的示意圖；
[0017]圖5是本發(fā)明多口井平行布置的示意圖；
[0018]圖中:1.巖層，2.煤層，3.領(lǐng)眼鉆頭，4.變徑鉆頭，5.井下動(dòng)力鉆具，6.變徑穩(wěn)定器，7.鉆柱，8.導(dǎo)向井眼，9.采煤直井，10.煤漿舉升裝置，11.水力噴射頭，12.縱向井眼。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，本發(fā)明一種區(qū)域鉆井采煤的工藝方法，其特征是:根據(jù)區(qū)域煤礦所在的地理?xiàng)l件，設(shè)計(jì)導(dǎo)向井眼8的井身結(jié)構(gòu)；運(yùn)用常規(guī)鉆井方法在巖層I進(jìn)行直井段鉆井和造斜；鉆進(jìn)至煤層2時(shí)，起鉆，更換鉆具組合，在鉆柱7前端依次安裝領(lǐng)眼鉆頭3、變徑鉆頭4、井下動(dòng)力鉆具5和變徑穩(wěn)定器6 ;變徑鉆頭4可以實(shí)現(xiàn)井下大變徑功能對(duì)煤層2進(jìn)行切削，變徑穩(wěn)定器6可以實(shí)現(xiàn)井下大變徑功能對(duì)鉆柱7進(jìn)行穩(wěn)定扶正；下放鉆柱7至煤層井段，地面開(kāi)栗循環(huán)鉆井液，井下動(dòng)力鉆具5驅(qū)動(dòng)變徑鉆頭4和領(lǐng)眼鉆頭3旋轉(zhuǎn)；控制變徑鉆頭4變徑，對(duì)煤層2進(jìn)行擴(kuò)眼鉆進(jìn)，控制變徑穩(wěn)定器6變徑，在擴(kuò)眼后的煤層井眼對(duì)鉆柱7進(jìn)行穩(wěn)定和扶正；持續(xù)鉆井，根據(jù)煤層2的分布鉆成一定長(zhǎng)度的井眼，即為導(dǎo)向井眼8 ;在導(dǎo)向井眼8的鉆井過(guò)程中，鉆井液在地面通過(guò)鉆井栗從鉆柱7中心流向井底，鉆井液攜帶煤肩和巖肩從環(huán)空返回地面，在地面把煤漿和煤層氣進(jìn)行氣固液分離；導(dǎo)向井眼8鉆完以后，上提回收鉆柱7。
[0020]如圖