CN104405434B - 一种低渗煤层区井筒气相压裂快速揭煤的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低渗煤层立井气相压裂快速揭煤方法和设备，主要包括以下步骤：井筒在开挖到距煤层顶板法相距离7m时开始布置瓦斯抽采钻孔，根据井筒断面大小，相邻钻孔以距离70cm的正六边形方式布置。压裂孔布置在正六边形中心，钻孔施工采用SGZX‑3钻机，钻杆φ50mm，钻头φ94mm。钻孔封孔：钻孔施工完毕后孔内使用管径50mm的PVC管作为抽采管，两管之间用密封胶进行密封连接，封孔采用囊袋和密封水泥封孔，封孔长度为5m。联网抽采：封孔后联网，由地面泵站采用高负压抽采。
Description
技术领域
本发明涉及一种低渗煤层区井筒气相压裂快速揭煤的方法及其装置。
背景技术
井筒揭煤是指井筒开拓到距离煤层法相距离10m以外到揭开煤层进入底板法相距离大于2m的全部开拓过程。井筒揭煤工作面有坚硬岩层突然进入较软煤层且应力集中带有所改变容易发生煤与瓦斯突出事故。所以需要进行瓦斯抽采，已达到揭煤指标，但是由于初次进入煤层，煤层瓦斯压力大，透气性低抽采难度大，抽采周期长，严重影响揭煤进度。
井筒揭煤容易发生突出事故，给矿井的安全生产带来严重的影响。因此，井筒揭煤需要进行消突措施。目前防止井筒揭煤瓦斯突出的直接措施是向煤层打钻孔预抽煤层瓦斯。
上述井筒揭煤措施的不足之处在于：
一，打钻孔预抽煤层瓦斯需要控制井筒壁以外12m的范围，所需钻孔数量多，受井筒断面的局限，施工难度大。
二，低渗透煤层，有效抽采半径小，所需抽采周期长，影响生产进度，增加投入成本。
发明内容
本发明的目的正是针对上述技术中存在的不足之处而提供一种新的低渗透煤层井筒快速揭煤的方法。该方法可以减少抽采钻孔数量，增加煤层透气性，能够快速安全的揭开煤层。
本发明的目的可以通过下属技术措施来实现：
本发明的方法包括下属步骤：
第一步，在低渗煤层区的井筒开挖到距煤层顶板7m时开始布置瓦斯抽采钻孔，根据井筒断面大小，将多个瓦斯抽采钻孔按照蜂窝状的正六边形的方式布置，每两个相邻的瓦斯抽采钻孔的距离为70cm，瓦斯抽采钻孔的直径为50mm；
第二步，在瓦斯抽采孔构成的多个蜂窝状的正六边形的中心布置气相压裂孔，气相压裂孔采用SGZX-3钻机，钻杆φ50mm，钻头φ94mm，气相压裂孔和瓦斯抽采孔轴向平行设置；
第三步，气相压裂孔钻孔施工完毕后，在每个气相压裂孔内设置气相压裂装置，开启气相压裂装置，由于高压气体的瞬间释放，产生巨大能量，在气相压裂孔内的内壁上产生许多裂缝，增加煤层的透气性能，然后将工作完毕的气相压裂装置从气相压裂孔内取出；
第四步，在气相压裂孔内设置管径为50mm的PVC管作为抽采管，同时两段抽采管的连接处采用密封胶进行密封连接，在抽采管的最前端的管壁上沿径向开设有多个抽采孔，抽采孔采用随机分布的方式设置在抽采管的管壁上，抽采管外壁和气相压裂孔内壁之间的部分采用囊袋和封孔水泥进行封孔密封，封孔长度为5m，囊袋头部被预先推入到抽采管外壁和气相压裂孔内壁之间，然后通过囊袋尾部的囊袋充气管进行充气，囊袋充气管的长度大于5m，从而可以使囊袋充气管的充气口露在气相压裂孔的外部，封孔水泥浇筑在囊袋的后部直到气相压裂孔的孔口处；
第五步，在封孔工作完毕后，将位于同一直线上的多个瓦斯抽采钻孔通过一个瓦斯抽采支路管相连接，同时将位于同一直线上的多个气相压裂孔通过另一个瓦斯抽采支路管相连接，连接瓦斯抽采钻孔和气相压裂孔而形成的多个相互平行的瓦斯抽采支路管全部统一连接到瓦斯抽采汇总管上，瓦斯抽采汇总管通过井筒连接到地面的泵站中的瓦斯抽采泵上；
第六步，开启地面泵站中瓦斯抽采汇总管的阀门，通过地面泵站的高负压完成瓦斯抽采工作。
同时提供了实现上述低渗煤层区井筒气相压裂快速揭煤方法的装置，包括钻机、抽采管、瓦斯抽采支路管、瓦斯抽采汇总管、气相压裂装置、囊袋、封孔水泥和瓦斯抽采泵，钻机包括机架、钻杆和钻头，钻杆设置在机架上，钻头固定安装在钻杆的顶端，钻头为合金钢钻头，气相压裂装置设置在钻机施工的钻孔内，抽采管设置在气相压裂装置进行压裂爆破的钻孔内，抽采管为管径为50mm的PVC管，两段抽采管的连接处采用密封胶进行密封连接，抽采管的最前端的管壁上沿径向开设有多个抽采孔，抽采孔采用随机分布的方式设置在抽采管的管壁上，抽采管外壁和气相压裂孔内壁之间的部分采用囊袋和封孔水泥进行封孔密封，封孔长度为5m，囊袋通过囊袋尾部的囊袋充气管进行充气，囊袋充气管的长度大于5m，封孔水泥浇筑在囊袋的后部直到气相压裂孔的孔口处；瓦斯抽采支路管连接瓦斯抽采钻孔和气相压裂孔，瓦斯抽采支路管全部统一连接到瓦斯抽采汇总管上，瓦斯抽采汇总管通过井筒连接到地面的泵站中的瓦斯抽采泵上，钻杆φ50mm，钻头φ94mm。
本发明的有益效果如下：
1.通过钻孔布置，预抽孔在正六边形六个角，压裂孔在中心，有效增透煤层，增加抽采效率，减少抽采时间，有效缩短揭煤时间。
2.增大煤层透气性的同时可以减少预抽钻孔数量，有效的节约了成本，便于更好的管理。
附图说明：
图1是本发明钻孔布置位置平面图；
图2是封孔结构示意图；
图3是并网抽采管路连接示意图。
图中：1、井筒壁，2、瓦斯抽采钻孔，3、气相压裂孔钻孔，4、抽采管，5、囊袋，6、封孔水泥，7、囊袋充气管，8、煤层，9、瓦斯抽采支路管，10、瓦斯抽采汇总管，11、阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1-3所示，一种低渗煤层区井筒气相压裂快速揭煤方法的装置，包括钻机、抽采管4、瓦斯抽采支路管9、瓦斯抽采汇总管10、气相压裂装置、囊袋5、封孔水泥6和瓦斯抽采泵，气相压裂装置设置在钻机施工的钻孔内，抽采管4设置在气相压裂装置进行压裂爆破的钻孔内，抽采管4为管径为50mm的PVC管，两段抽采管的连接处采用密封胶进行密封连接，抽采管的最前端的管壁上沿径向开设有多个抽采孔，抽采孔采用随机分布的方式设置在抽采管的管壁上，抽采管外壁和气相压裂孔内壁之间的部分采用囊袋5和封孔水泥6进行封孔密封，封孔长度为5m，囊袋5通过囊袋尾部的囊袋充气管7进行充气，囊袋充气管的长度大于5m，封孔水泥浇筑在囊袋的后部直到气相压裂孔的孔口处；瓦斯抽采支路管连接瓦斯抽采钻孔和气相压裂孔，瓦斯抽采支路管全部统一连接到瓦斯抽采汇总管10上，瓦斯抽采汇总管通过井筒连接到地面的泵站中的瓦斯抽采泵上，钻杆φ50mm，钻头φ94mm。
Claims (3)
1.一种低渗煤层区井筒气相压裂快速揭煤的方法，包括下述具体步骤：
第一步，在低渗煤层区的井筒开挖到距煤层顶 板7m时开始布置瓦斯抽采钻孔，根据井筒断面大小，将多个所述瓦斯抽采钻孔按照蜂窝状的正六边形的方式布置，每两个相邻的所述瓦斯抽采钻孔的距离为70cm，所述瓦斯抽采钻孔的直径为50mm；
第二步，在瓦斯抽采孔构成的多个蜂窝状的正六边形的中心布置气相压裂孔，所述气相压裂孔采用SGZX-3钻机，钻杆φ50mm，钻头φ94mm，所述气相压裂孔和瓦斯抽采孔轴向平行设置；
第三步，气相压裂孔钻孔施工完毕后，在每个气相压裂孔内设置气相压裂装置，开启气相压裂装置，由于高压气体的瞬间释放，产生巨大能量，在气相压裂孔内的内壁上产生许多裂缝，增加煤层的透气性能，然后将工作完毕的气相压裂装置从气相压裂孔内取出；
第四步，在气相压裂孔内设置管径为50mm的PVC管作为抽采管，同时两段抽采管的连接处采用密封胶进行密封连接，在抽采管的最前端的管壁上沿径向开设有多个抽采孔，抽采孔采用随机分布的方式设置在抽采管的管壁上，抽采管外壁和气相压裂孔内壁之间的部分采用囊袋和封孔水泥进行封孔密封，封孔长度为5m，所述囊袋头部被预先推入到抽采管外壁和气相压裂孔内壁之间，然后通过囊袋尾部的囊袋充气管进行充气，囊袋充气管的长度大于5m，从而可以使囊袋充气管的充气口露在气相压裂孔的外部，所述封孔水泥浇筑在囊袋的后部直到气相压裂孔的孔口处；
第五步，在封孔工作完毕后，将位于同一直线上的多个瓦斯抽采钻孔通过一个瓦斯抽采支路管相连接，同时将位于同一直线上的多个气相压裂孔通过另一个瓦斯抽采支路管相连接，连接瓦斯抽采钻孔和气相压裂孔而形成的多个相互平行的瓦斯抽采支路管全部统一连接到瓦斯抽采汇总管上，瓦斯抽采汇总管通过井筒连接到地面的泵站中的瓦斯抽采泵上；
第六步，开启地面泵站中瓦斯抽采汇总管的阀门，通过地面泵站的高负压完成瓦斯抽采工作。
2.实现如权利要求1所述的一种低渗煤层区井筒气相压裂快速揭煤方法的装置，包括钻机、抽采管、瓦斯抽采支路管、瓦斯抽采汇总管、气相压裂装置、囊袋、封孔水泥和瓦斯抽采泵，所述钻机包括机架、钻杆和钻头，所述钻杆设置在所述机架上，所述钻头固定安装在所述钻杆的顶端，所述钻头为合金钢钻头，所述气相压裂装置设置在钻机施工的钻孔内，所述抽采管设置在所述气相压裂装置进行压裂爆破的钻孔内，所述抽采管为管径为50mm的PVC管，两段抽采管的连接处采用密封胶进行密封连接，所述抽采管的最前端的管壁上沿径向开设有多个抽采孔，抽采孔采用随机分布的方式设置在抽采管的管壁上，抽采管外壁和气相压裂孔内壁之间的部分采用囊袋和封孔水泥进行封孔密封，封孔长度为5m，所述囊袋通过囊袋尾部的囊袋充气管进行充气，囊袋充气管的长度大于5m，所述封孔水泥浇筑在囊袋的后部直到气相压裂孔的孔口处；所述瓦斯抽采支路管分别连接瓦斯抽采钻孔和气相压裂孔，瓦斯抽采支路管全部统一连接到瓦斯抽采汇总管上，瓦斯抽采汇总管通过井筒连接到地面的泵站中的瓦斯抽采泵上。
3.根据权利要求2所述的一种低渗煤层区井筒气相压裂快速揭煤装置，其特征是：所述钻杆φ50mm，钻头φ94mm。
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