CN105201480B - 地面井‑井下长钻孔压裂煤层方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤层压裂方法，具体为一种地面井‑井下长钻孔压裂煤层方法。本方法通过高压管路连接地面井场的压裂设备和井下长钻孔，地面井场的压裂设备向高压管路中注入高压压裂液，高压管路中的高压压裂液通过阀门控制进入目标煤层，煤层在高压压裂液作用下产生裂隙，透气性增强，加快煤体瓦斯逸出。本发明结合了井上高压压裂的优势，避开了井下直接压裂的劣势，选择较少压裂的场地，通过在井下巷道内布置压裂管路，与地面压裂设备相连，进行地面‑井下联合压裂，压裂范围通过压裂管路的长短进行调整，相对于地面井压裂压裂范围广，地面压裂场地能得到充分利用，相对于井下压裂，压力增大，压裂范围广。

Description

地面井-井下长钻孔压裂煤层方法

技术领域

本发明涉及一种压裂煤层方法，主要通过在地面布置压裂设备，通过高压管路连接地面压裂设备和井下长钻孔，进行目标煤层高压压裂，增加煤层透气性及压裂范围。

背景技术

地面钻井预裂煤层增透技术和井下预裂煤层增透技术已经有了较为广泛的应用。地面井场压裂场地大，压裂设备布置方便，压裂压力高，但目标煤层压裂完成后，需重新选择并布置压裂场地进行下一目标煤层的压裂，地面压裂场地的布置受地面地形和地面场地协调的影响，压裂煤层范围受到限制；而井下压裂受压裂场地大小的影响、压裂设备较小，压裂压力小，导致压裂范围较小，无法实现大范围、高压压裂技术。

发明内容

本发明为解决目前煤井瓦斯抽采技术中的井下压裂技术受压裂场地大小的影响、压裂设备较小，压裂压力小，导致压裂范围较小，无法实现大范围、高压压裂的技术问题，提供一种地面井-井下长钻孔压裂煤层方法。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种地面井-井下长钻孔压裂煤层方法，通过高压管路连接地面井场的压裂设备和井下长钻孔，地面井场的压裂设备向高压管路中注入高压压裂液，高压管路中的高压压裂液通过阀门控制进入目标煤层，煤层在高压压裂液作用下产生裂隙，透气性增强，加快煤体瓦斯逸出。

进一步的，所述的地面井场是指原有的已经废弃的煤层瓦斯预抽井或者直接施工钻井到目标煤层的下部岩巷或上部岩巷。

进一步的，所述的岩巷是指由于煤层瓦斯含量高、不宜开采、煤巷无法掘进、在煤层下部岩层或下部岩层中布置的巷道，使得目标煤层卸压，并在巷道中布置负压瓦斯抽采系统来预抽煤层瓦斯。

进一步的，所述的井下长钻孔是指在目标煤层的下部岩巷或上部岩巷施工钻场，在钻场中用千米钻机定向向目标煤层施工穿层钻孔，钻孔见煤后顺煤层钻进，形成井下长钻孔，长钻孔由两段组成，在岩层的钻孔称为岩孔，在煤层中的孔称为煤孔。

进一步的，所述的高压管路根据所处地点位置的不同名称不同，地面井井口至岩巷之间的管路称为直井段管路；岩孔内的管路称为岩孔段管路；直井段管路与岩孔段管路之间的中间管路为岩巷段管路。

进一步的，压裂煤层方法是指通过高压管路连接地面井直井段、岩巷段、井下长钻孔；地面井场压裂设备连接好高压管路，通过高压管路向煤层中注入压裂液，使得煤层裂隙增大，透气性增强，加快煤层瓦斯逸出。

本发明是在传统的煤层水力压裂技术上的改进，其目的是增加煤层压裂范围，增加煤层透气性。

本发明结合了井上高压压裂的优势，避开了井下直接压裂的劣势，选择较少压裂的场地，通过在井下巷道内布置压裂管路，与地面压裂设备相连，进行地面-井下联合压裂，压裂范围通过压裂管路的长短进行调整，相对于地面井压裂压裂范围广，地面压裂场地能得到充分利用，相对于井下压裂，压力增大，压裂范围广。

附图说明

图1 地面井-井下长钻孔压裂系统连接示意图。

图2 压裂孔口阀门连接示意图。

1-第一阀门，2-第二阀门，3-第三阀门，4-第四阀门，5-第五阀门，6-液体流量计，7-高压压力表，8-负压瓦斯抽采系统。

具体实施方式

地面井-井下长钻孔压裂煤层方法的基本结构示意如图1所示，通过高压压裂管路连接地面井场的压裂设备、直井段、岩巷段、井下长钻孔，形成高压压裂管路系统。煤孔的长度大于等于100m。

在管路选择方面：直井段、岩巷段、岩孔段的管路采用耐高压管路（≤45MPa）进行高压压裂液输送；煤孔段管路选择玻璃钢筛管及韧性较好的PE筛管，筛管既可以进行煤层固孔又可以促使煤层均匀压裂。

在管路固定方面：为了防止高压压裂过程中管路晃动，对三段管路固定，直井段通过水力锚及封隔器固定，岩巷段每隔一定距离用地锚固定，岩孔段通过长距离封孔来保压及固定。

在管路拐弯的地方，通过一定角度的高压弯头连接，减小摩阻并提升拐弯处的抗压能力。

压裂过程中通过不同的阀门组合控制压裂过程，如图2所示，高压管路的岩孔段管路和岩巷段管路过渡的部分设有阀门组合，所述阀门组合包括靠近岩孔段管路端口设置的第二阀门2，靠近岩巷段管路端口设置的第五阀门5；第二阀门2与岩孔段管路端口之间设有支路，支路上设有第一阀门1；第二阀门2与第五阀门5之间设有两个支路管道，所述两个支路管道上分别设有第三阀门3和第四阀门4；设有第三阀门3的支路管道上串接有液体流量计6；设有第四阀门的支路管道末端连接有高压压力表7；

所述的注入高压压裂液过程是通过阀门组合来控制压裂过程：第一阀门1用于长钻孔施工过程中及完成后的瓦斯抽采，第三阀门3作为压裂后的排液阀门，第四阀门4连接高压压力表7，第二阀门2、和第五阀门5为高压管路中的控制阀门；压裂前，第二阀门2关闭，第一阀门1打开并连接负压瓦斯抽采系统8，防止煤层瓦斯涌出；压裂过程中，第一阀门1 、第三阀门3关闭，第二阀门2、第四阀门4、第五阀门5打开，并监测压裂过程中的孔口压力；压裂完成后，通过地面压裂压力观测，待管内压力降到一定程度后，打开第三阀门3进行排液工作；排液完成后，撤掉第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5，第一阀门1、第二阀门2接入负压瓦斯抽采系统8进行压裂煤层瓦斯抽放。

通过高压压裂，掘进煤巷或岩巷前方的煤层透气性增强，预抽时间缩短，提高了煤巷或岩巷的掘进速度。

Claims (3)

1.一种地面井-井下长钻孔压裂煤层方法，其特征在于：通过高压管路连接地面井场的压裂设备和井下长钻孔，地面井场的压裂设备向高压管路中注入高压压裂液，高压管路中的高压压裂液通过阀门控制进入目标煤层，煤层在高压压裂液作用下产生裂隙，透气性增强，加快煤体瓦斯逸出；

所述的地面井场是指原有的已经废弃的煤层瓦斯预抽井或者直接施工钻井到目标煤层的下部岩巷或上部岩巷；

所述的岩巷是指由于煤层瓦斯含量高、不宜开采、煤巷无法掘进、在煤层下部岩层或下部岩层中布置的巷道，使得目标煤层卸压，并在巷道中布置负压瓦斯抽采系统来预抽煤层瓦斯；

所述的井下长钻孔是指在目标煤层的下部岩巷或上部岩巷施工钻场，在钻场中用千米钻机定向向目标煤层施工穿层钻孔，钻孔见煤后顺煤层钻进，形成井下长钻孔，长钻孔由两段组成，在岩层的钻孔称为岩孔，在煤层中的孔称为煤孔；

所述的高压管路根据所处地点位置的不同名称不同，地面井井口至岩巷之间的管路称为直井段管路；岩孔内的管路称为岩孔段管路；直井段管路与岩孔段管路之间的中间管路为岩巷段管路；位于煤孔中的管路称为煤孔段管路；

压裂煤层方法是指通过高压管路连接地面井直井段、岩巷段、井下长钻孔；地面井场压裂设备连接好高压管路，通过高压管路向煤层中注入压裂液，使得煤层裂隙增大，透气性增强，加快煤层瓦斯逸出；

所述高压管路的岩孔段管路和岩巷段管路过渡的部分设有阀门组合，所述阀门组合包括靠近岩孔段管路端口设置的第二阀门（2），靠近岩巷段管路端口设置的第五阀门（5）；第二阀门（2）与岩孔段管路端口之间设有支路，支路上设有第一阀门（1）；第二阀门（2）与第五阀门（5）之间设有两个支路管道，所述两个支路管道上分别设有第三阀门（3）和第四阀门（4）；设有第三阀门（3）的支路管道上串接有液体流量计（6）；设有第四阀门的支路管道末端连接有高压压力表（7）；

所述的注入高压压裂液过程是通过阀门组合来控制压裂过程：第一阀门（1）用于长钻孔施工过程中及完成后的瓦斯抽采，第三阀门（3）作为压裂后的排液阀门，第四阀门（4）连接高压压力表（7），第二阀门（2）、和第五阀门（5）为高压管路中的控制阀门；压裂前，第二阀门（2）关闭，第一阀门（1）打开并连接负压瓦斯抽采系统（8），防止煤层瓦斯涌出；压裂过程中，第一阀门（1）、第三阀门（3）关闭，第二阀门（2）、第四阀门（4）、第五阀门（5）打开，并监测压裂过程中的孔口压力；压裂完成后，通过地面压裂压力观测，待管内压力降到一定程度后，打开第三阀门（3）进行排液工作；排液完成后，撤掉第三阀门（3）、第四阀门（4）、第五阀门（5），第一阀门（1）、第二阀门（2）接入负压瓦斯抽采系统（8）进行压裂煤层瓦斯抽放。

2.根据权利要求1所述的地面井-井下长钻孔压裂煤层方法，其特征在于：煤孔的长度大于等于100m。

3.根据权利要求1所述的地面井-井下长钻孔压裂煤层方法，其特征在于：高压管路的压力不大于45MPa。