CN108952669B - 一种采动区l型地面井水平层位优选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采动区L型地面井水平层位优选方法，该方法包含如下步骤：S1：根据真实环境情况计算出导水裂隙带的高度；S2：结合组合岩梁理论对冒落带和裂隙带高度进行分析，并对裂隙带的高度进行修正；S3：根据裂隙带的发育程度，对裂隙带进行划分；S4：结合裂隙带的划分对采动区地面井的水平井段进行分段；S5：根据裂隙带中部的岩层情况，布置采动区地面井的水平井段。本发明方法解决了之前未形成成熟的系统方法，盲目布置采动区L型煤层气地面井的技术难题，同时本发明水平井段层位的方法不仅适合用于采动区L型煤层气地面井，对于煤层顶板高位钻孔布置同样具有重要的指导和实际意义。

Description

一种采动区L型地面井水平层位优选方法
技术领域
本发明属于煤矿技术领域，涉及一种采动区L型地面井水平层位优选方法。
背景技术
采动区L型煤层气地面井的技术能较好地抽采煤层回采过程中的煤层气，其中水平井段层位的优选是最为关键的内容。之前在晋城试验的采动区L型地面井存在一定的盲目性，未形成较成熟的系统方法。
目前，国内普遍采用导水裂隙带的粗略算法确定水平井段层位，存在一定的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种采动区L型地面井水平层位优选方法，实现采动区L型地面井水平层的位置优选，解决之前采动区L型地面井存在的盲目性。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种采动区L型地面井水平层位优选方法，该方法包含如下步骤：
S1：根据真实环境情况计算出导水裂隙带的高度；
S2：结合组合岩梁理论对冒落带和裂隙带高度进行分析，并对裂隙带的高度进行修正；
S3：根据裂隙带的发育程度，对裂隙带进行划分；
S4：结合裂隙带的划分对采动区地面井的水平井段进行分段；
S5：根据裂隙带中部的岩层情况，布置采动区地面井的水平井段。
进一步，步骤S1中，根据真实环境情况计算出导水裂隙带的高度，满足：
其中，Ha表示导水裂隙带的高度，M为煤层厚度，α，β，γ均表示岩土系数。
进一步，步骤S2中，组合岩梁的基本原理是其下部关键层破断下沉，其上覆岩层同步下沉，则修正裂隙带的高度满足：
(qn+1)1＜(qn)1
其中，(qn)1表示第1层岩层到第n层岩层对第1层的载荷，且满足：
式中，(qn)i为第i层岩层到第n层岩层对第i层岩层的载荷，E1、E2…En为各岩层弹性模量，h1、h2…hn为各岩层的厚度，γ1、γ2…γn为各岩层的容重；
当计算的裂隙带高度处于组岩梁岩内偏上部，则计算的裂隙带高度应加上计算的裂隙带高度至组合岩梁上边缘的距离；
当计算的裂隙带高度处于组岩梁岩内偏下部，则计算的裂隙带高度应减去计算的裂隙带高度至组合岩梁下边缘的距离。
进一步，步骤S4具体为：将采动区地面井的水平井段分成3部分；
设水平井段总长为L，则各段长度分别为第1段长为0.1L、第2段长为0.8L及第3段长为0.1L，且水平井段设计为单斜向下布置，倾角为2～4°。
进一步，若为水平煤层，步骤S5具体为：在裂隙带中部寻找厚度及强度均符合条件的岩层；
将水平井段的第2段主要布置在裂隙带中部区域内，将第1段主要布置在裂隙带上部内，第3段主要布置在裂隙带下部内。
进一步，若为缓倾斜煤层，步骤S5具体为：在裂隙带中部寻找厚度及强度均符合条件的岩层，将采动区L型地面井整体沿岩层中部布置。
本发明的有益效果在于：采动区L型煤层气地面井的技术能较好地抽采煤层回采过程中的煤层气，其中水平井段层位的优选是最为关键的内容。本发明方法解决了之前未形成成熟的系统方法，盲目布置采动区L型煤层气地面井的技术难题，同时本发明水平井段层位的方法不仅适合用于采动区L型煤层气地面井，对于煤层顶板高位钻孔布置同样具有重要的指导和实际意义。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明水平煤层开采水平井段层位布置示意图；
图2为本发明缓倾斜煤层开采(仰采)水平井段层位布置示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示为水平煤层开采水平井段层位布置示意图，煤层的岩层主要分为煤层9，采空区8，冒落带7，裂隙带，弯曲下沉带3，由于岩层的复杂性，水平井段层位布置既要考虑井身结构稳定性，又考虑地面井产气效果，本发明想要解决之前未形成成熟的系统方法，盲目布置采动区L型煤层气地面井的技术难题，针对水平煤层开采，本发明采用了如下技术方案：
一、根据第1种情形水平煤层开采条件，采动区L型地面井的布置方法为：
(1)首先根据导水裂隙带计算方法算出裂隙带高度，如表1所示。
表1厚煤层分层开采的导水裂缝带高度计算公式
(2)根据组合岩梁理论对冒落带和裂隙带高度进行分析，组合岩梁的基本原理是其下部关键层破断下沉，其上覆岩层同步下沉，则根据该理论修正裂隙带的高度，满足：
(qn+1)1＜(qn)1 (1)
其中，(qn)1表示第1层岩层到第n层岩层对第1层的载荷，且满足：
式中，(qn)i为第i层岩层到第n层岩层对第i层岩层的载荷，Ei、E1、E2…En为各岩层弹性模量，h1、h2…hn为各岩层的厚度，γ1、γ2…γn为各岩层的容重。
当计算的裂隙带高度处于组岩梁岩内偏上部，即计算的裂隙带高度应加上计算的裂隙带高度至组合岩梁上边缘的距离。
当计算的裂隙带高度处于组岩梁岩内偏下部，即计算的裂隙带高度应减去计算的裂隙带高度至组合岩梁下边缘的距离。
(3)由于裂隙带呈现裂隙带内从下向上裂隙发育程度是逐渐减弱的。因此，将裂隙带分为3部分，即裂隙带上部4、裂隙带中部5和裂隙带下部6。
(4)将采动区地面井水平井段2分成3部分，即各段长度分别为第1段长为0.1L、第2段长为0.8L及第3段长为0.1L。且水平井段设计为单斜向下布置，倾角为2～4°。
(5)分析裂隙带中部的岩层情况，在裂隙带中部寻找厚度及强度均较大的岩层，将水平井段的第2段主要布置在裂隙带中部区域内，而将第1段主要布置在裂隙带上部内，第3段主要布置在裂隙带下部内，然后再与采动区L型井直井段1连通即可。
二、根据第2种情形缓倾斜煤层开采条件，如图2所示，采动区L型地面井的布置方法，仅最后一步与水平井布置方法不同，由于本身缓倾斜煤层已经呈倾斜形式，因此直接在裂隙带中部寻找厚度及强度均较大的岩层，将采动区L型地面井沿岩层中部布置。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种采动区L型地面井水平层位优选方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：
S1：根据真实环境情况计算出导水裂隙带的高度；
S2：结合组合岩梁理论对冒落带和裂隙带高度进行分析，并对裂隙带的高度进行修正：当计算的裂隙带高度处于组岩梁岩内偏上部，则计算的裂隙带高度应加上计算的裂隙带高度至组合岩梁上边缘的距离；当计算的裂隙带高度处于组岩梁岩内偏下部，则计算的裂隙带高度应减去计算的裂隙带高度至组合岩梁下边缘的距离；
S3：根据裂隙带的发育程度，对裂隙带进行划分；
S4：结合裂隙带的划分对采动区地面井的水平井段进行分段：将采动区地面井的水平井段分成3部分；设水平井段总长为L，则各段长度分别为第1段长为0.1L、第2段长为0.8L及第3段长为0.1L，且水平井段设计为单斜向下布置，倾角为2～4°；
S5：根据裂隙带中部的岩层情况，布置采动区地面井的水平井段。
2.根据权利要求1所述的一种采动区L型地面井水平层位优选方法，其特征在于：步骤S1中，根据真实环境情况计算出导水裂隙带的高度，满足：
其中，Ha表示导水裂隙带的高度，M为煤层厚度，α，β，γ均表示岩土系数。
3.根据权利要求2所述的一种采动区L型地面井水平层位优选方法，其特征在于：步骤S2中，组合岩梁的基本原理是其下部关键层破断下沉，其上覆岩层同步下沉，则修正裂隙带的高度满足：
(qn+1)1＜(qn)1
其中，(qn)1表示第1层岩层到第n层岩层对第1层的载荷，且满足：
式中，(qn)i为第i层岩层到第n层岩层对第i层岩层的载荷，E1、E2…En为各岩层弹性模量，h1、h2…hn为各岩层的厚度，γ1、γ2…γn为各岩层的容重。
4.根据权利要求3所述的一种采动区L型地面井水平层位优选方法，其特征在于：若为水平煤层，步骤S5具体为：在裂隙带中部寻找厚度及强度均符合条件的岩层；
将水平井段的第2段主要布置在裂隙带中部区域内，将第1段主要布置在裂隙带上部内，第3段主要布置在裂隙带下部内。
5.根据权利要求3所述的一种采动区L型地面井水平层位优选方法，其特征在于：若为缓倾斜煤层，步骤S5具体为：在裂隙带中部寻找厚度及强度均符合条件的岩层，将采动区L型地面井整体沿岩层中部布置。
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