CN109441404A - 在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，包括：在与需要连通的同一煤层同一水平面上确定第一大巷水平井井口，然后下入筛管，安装第一大巷水平井井口与第一大巷内排采管线连接；在与需要连通的同一煤层同一水平面上确定第二大巷水平井井口，然后下入筛管，安装第二大巷水平井井口与第二大巷内排采管线连接；自最下部煤层往上，依次对各煤层分别扩腔形成下部开采煤层扩腔体、上部开采煤层扩腔体以及大巷开采煤层扩腔体，从而完成了第一大巷水平井、第二大巷水平井、地面直井、第一地面水平井以及第二地面水平井在所有开采煤层的连通。本发明减少地面煤层气管理成本，及减少地面煤层气生产监控设备成本和地面煤层气生产成本。

Description

在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法

技术领域

本发明涉及煤层气井下抽排煤层气技术领域，具体而言，涉及一种在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法。

背景技术

目前，煤矿多煤层的煤层气抽采方法基本上为地面抽采。但这种方法主要存在以下不足：1)需要长时间排采；2)无法利用负压排采；3)抽采出的煤层气需要地面管线；4)需要增加处理排采水成本；5)需要增加地面建设费用；6)抽采过程需要增加修井成本；7)需要增加地面煤层气管理成本；8)需要增加地面煤层气生产监控设备成本；9)需要增加地面煤层气生产成本。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，包括：步骤1：利用钻机在地面施工地面直井并计算坐标；步骤2：使钻机钻进第一地面水平井，并完成第一地面水平井自最下部开采煤层到与第一大巷平行的开采煤层的钻进及下筛管；步骤3：使钻机钻进第二地面水平井，并完成第二地面水平井自最下部开采煤层到与第二大巷平行的开采煤层的下一层开采煤层的钻进及下筛管；步骤4：在第一大巷内，根据需要连通的煤层位置坐标，在与需要连通的同一煤层同一水平面上确定第一大巷水平井井口，并实施第一大巷水平井，然后下入筛管，安装第一大巷水平井井口与第一大巷内排采管线连接；步骤5：在第二大巷内，根据需要连通的煤层位置坐标，在与需要连通的同一煤层同一水平面上确定第二大巷水平井井口，并实施第二大巷水平井，然后下入筛管，安装第二大巷水平井井口与第二大巷内排采管线连接；步骤6：在已施工的地面直井中下入直径大于0.5M的扩腔钻头到需要连通的各煤层位置，自最下部煤层往上，依次对各煤层分别扩腔形成下部开采煤层扩腔体、上部开采煤层扩腔体以及大巷开采煤层扩腔体，从而完成了第一大巷水平井、第二大巷水平井、地面直井、第一地面水平井以及第二地面水平井在所有开采煤层的连通，从而实现了在第一大巷水平井、第二大巷水平井内采用大巷管线完成多煤层的煤层气井下排采。

进一步地，在所述步骤2中，第一地面水平井的水平钻进方向为靠近地面直井的方向。

进一步地，在所述步骤2中，使钻机钻进第一地面水平井之后，第一地面水平井首先定向造斜形成下部开采煤层造斜段并使下部开采煤层造斜段延伸到最下部开采煤层；再继续在煤层中远离地面直井方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管；再提钻到上部开采煤层造斜段钻进到最下部的上一层开采煤层；再继续在同煤层中远离地面直井方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管，依次，完成第一地面水平井自最下部开采煤层到与第一大巷平行的开采煤层的钻进及下筛管。

进一步地，在所述步骤2中，第一地面水平井的下部开采煤层水平段在同煤层与地面直井的坐标误差不超过0.3M。

进一步地，在所述步骤2中，第一地面水平井定向分支的上部开采煤层水平段在同煤层与地面直井的坐标误差不超过0.3M。

进一步地，在所述步骤3中，第二地面水平井的水平钻进方向为接近地面直井方向。

进一步地，在所述步骤3中，使钻机钻进第二地面水平井之后，第二地面水平井首先定向造斜形成下部开采煤层定向造斜段，并使得下部开采煤层定向造斜段延伸到最下部开采煤层，再继续在煤层中远离地面直井方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管，依此，完成第二地面水平井自最下部开采煤层到与第二大巷平行的开采煤层的下一层开采煤层的钻进及下筛管。

进一步地，在所述步骤3中，第二地面水平井的下部开采煤层水平段在同煤层与地面直井的坐标误差不超过0.3M。

进一步地，在所述步骤4中，采用水平钻进技术和定向钻进技术水平钻进，当第一大巷水平井水平段水平钻进到靠近地面直井的同煤层位置时，第一大巷水平井水平段位置离地面直井的同煤层位置坐标误差不超过0.3M。

进一步地，在所述步骤5中，采用水平钻进技术和定向钻进技术水平钻进，当第二大巷水平井水平段水平钻进到靠近地面直井的同煤层位置时，第二大巷水平井水平段位置离地面直井的同煤层位置坐标误差不超过0.3M。

应用本发明的技术方案，本发明中的地面直井的直井段煤层采用下部开采煤层扩腔体、上部开采煤层扩腔体和大巷开采煤层扩腔体给地面直井与第一地面水平井、第一大巷水平井、第二大巷水平井、第二地面水平井连通提供更好的条件。第一大巷水平井、第一大巷水平井水平段、第二大巷水平井、第二大巷水平井水平段与矿层平行，有利于抽排和消除水堵。第一大巷水平井、第一大巷水平井水平段、第二大巷水平井、第二大巷水平井水平段下入筛管且与地面直井连通，有利于预抽排煤层气；采用第一大巷以及第二大巷内管线抽采，有利于减少排采水成本，减少地面建设费用，减少抽采过程的修井成本，减少地面煤层气管理成本，及减少地面煤层气生产监控设备成本和地面煤层气生产成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、地面直井；10、大巷开采煤层扩腔体；11、上部开采煤层扩腔体；12、下部开采煤层扩腔体；2、第一地面水平井；21、下部开采煤层造斜段；22、下部开采煤层水平段；23、上部开采煤层造斜段；24、上部开采煤层水平段；3、第二地面水平井；31、下部开采煤层定向造斜段；32、下部开采煤层水平段；4、第一大巷；41、第一大巷水平井；42、第一大巷水平井水平段；5、第二大巷；51、第二大巷水平井；52、第二大巷水平井水平段。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

参见图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：利用钻机在地面施工地面直井1并计算坐标；

步骤2：使钻机钻进第一地面水平井2，并完成第一地面水平井2自最下部开采煤层到与第一大巷4平行的开采煤层的钻进及下筛管；

步骤3：使钻机钻进第二地面水平井3，并完成第二地面水平井3自最下部开采煤层到与第二大巷5平行的开采煤层的下一层开采煤层的钻进及下筛管；

步骤4：在第一大巷4内，根据需要连通的煤层位置坐标，在与需要连通的同一煤层同一水平面上确定第一大巷水平井41井口，并实施第一大巷水平井41，然后下入筛管，安装第一大巷水平井41井口与第一大巷4内排采管线连接；

步骤5：在第二大巷5内，根据需要连通的煤层位置坐标，在与需要连通的同一煤层同一水平面上确定第二大巷水平井51井口，并实施第一大巷水平井41，然后下入筛管，安装第二大巷水平井51井口与第二大巷5内排采管线连接；

步骤6：在已施工的地面直井1中下入直径大于0.5M的扩腔钻头到需要连通的各煤层位置，自最下部煤层往上，依次对各煤层分别扩腔形成下部开采煤层扩腔体12、上部开采煤层扩腔体11以及大巷开采煤层扩腔体10，从而完成了第一大巷水平井41、第二大巷水平井51、地面直井1、第一地面水平井2以及第二地面水平井3在所有开采煤层的连通，从而实现了在第一大巷水平井41、第二大巷水平井51内采用大巷管线完成多煤层的煤层气井下排采。

在步骤2中，第一地面水平井2的水平钻进方向为靠近地面直井1的方向。

在步骤2中，使钻机钻进第一地面水平井2之后，第一地面水平井2首先定向造斜形成下部开采煤层造斜段21并使下部开采煤层造斜段21延伸到最下部开采煤层；再继续在煤层中远离地面直井1方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管；再提钻到上部开采煤层造斜段23钻进到最下部的上一层开采煤层；再继续在同煤层中远离地面直井1方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管，依次，完成第一地面水平井2自最下部开采煤层到与第一大巷4平行的开采煤层的钻进及下筛管。

在步骤2中，第一地面水平井2的下部开采煤层水平段22在同煤层与地面直井1的坐标误差不超过0.3M。

在步骤2中，第一地面水平井2定向分支的上部开采煤层水平段24在同煤层与地面直井1的坐标误差不超过0.3M。

在步骤3中，第二地面水平井3的水平钻进方向为接近地面直井1方向。

在步骤3中，使钻机钻进第二地面水平井3之后，第二地面水平井3首先定向造斜形成下部开采煤层定向造斜段31，并使得下部开采煤层定向造斜段31延伸到最下部开采煤层，再继续在煤层中远离地面直井1方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管，依此，完成第二地面水平井3自最下部开采煤层到与第二大巷5平行的开采煤层的下一层开采煤层的钻进及下筛管。

在步骤3中，第二地面水平井3的下部开采煤层水平段32在同煤层与地面直井1的坐标误差不超过03M。

在步骤4中，采用水平钻进技术和定向钻进技术水平钻进，当第一大巷水平井水平段42水平钻进到靠近地面直井1的同煤层位置时，第一大巷水平井水平段42位置离地面直井1的同煤层位置坐标误差不超过0.3M。

在步骤5中，采用水平钻进技术和定向钻进技术水平钻进，当第二大巷水平井水平段52水平钻进到靠近地面直井1的同煤层位置时，第二大巷水平井水平段52位置离地面直井1的同煤层位置坐标误差不超过0.3M。

本发明中的地面直井1的直井段煤层采用下部开采煤层扩腔体12、上部开采煤层扩腔体11和大巷开采煤层扩腔体10给地面直井1与第一地面水平井2、第一大巷水平井41、第二大巷水平井51、第二地面水平井3连通提供更好的条件。第一大巷水平井41、第一大巷水平井水平段42、第二大巷水平井51、第二大巷水平井水平段52与矿层平行，有利于抽排和消除水堵。第一大巷水平井41、第一大巷水平井水平段42、第二大巷水平井51、第二大巷水平井水平段52下入筛管且与地面直井1连通，有利于预抽排煤层气；采用第一大巷4以及第二大巷5内管线抽采，有利于减少排采水成本，减少地面建设费用，减少抽采过程的修井成本，减少地面煤层气管理成本，及减少地面煤层气生产监控设备成本和地面煤层气生产成本。

以下结合附图1对本发明的具体实施方式加以说明。

(1)利用钻机在地面施工地面直井1并计算坐标，此时，完成步骤1的操作；

(2)再钻进第一地面水平井2；

(3)第一地面水平井2的水平钻进方向为接近地面直井1方向；

(4)第一地面水平井2首先定向造斜形成下部开采煤层造斜段21，并使得下部开采煤层造斜段21延伸到最下部开采煤层；

(5)第一地面水平井2的下部开采煤层水平段22在同煤层与地面直井1的坐标误差不超过0.3M；

(6)再继续在煤层中远离地面直井1方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管；

(7)再提钻到上部开采煤层造斜段23钻进到最下部的上一层开采煤层；

(8)第一地面水平井2定向分支的上部开采煤层水平段24在同煤层与地面直井1的坐标误差不超过0.3M；

(9)再继续在同煤层中远离地面直井1方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管；

(10)依此，完成第一地面水平井2自最下部开采煤层到与第一大巷4平行的开采煤层的钻进及下筛管，此时，完成步骤2的操作。

(11)再钻进第二地面水平井3，

(12)第二地面水平井3的水平钻进方向为接近地面直井1方向，

(13)第二地面水平井3首先定向造斜形成下部开采煤层定向造斜段31到最下部开采煤层；

(14)第二地面水平井3的下部开采煤层水平段32在同煤层与地面直井1的坐标误差不超过0.3M；

(15)再继续在煤层中远离地面直井1方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管；

(16)依此，完成第二地面水平井3自最下部开采煤层到与第二大巷5平行的开采煤层的下一层开采煤层的钻进及下筛管，此时，完成步骤3的操作。

(17)再在第一大巷4内，根据需要连通的煤层位置坐标，在与需要连通的同一煤层同一水平面上确定第一大巷水平井41井口，

(18)采用水平钻进技术和定向钻进技术水平钻进，当水平段水平钻进到靠近地面直井1的同煤层位置时，第一大巷水平井水平段42位置离地面直井1的同煤层位置坐标误差不超过0.3M，下入筛管，然后安装第一大巷水平井41井口与第一大巷4内排采管线连接，完井，此时完成步骤4的操作。

(19)再在第二大巷5内，根据需要连通的煤层位置坐标，在与需要连通的同一煤层同一水平面上确定第二大巷水平井51井口，

(20)采用水平钻进技术和定向钻进技术水平钻进，当水平段水平钻进到靠近地面直井1的同煤层位置时，第二大巷水平井水平段52位置离地面直井1的同煤层位置坐标误差不超过0.3M，下入筛管，然后安装第二大巷水平井51井口与第二大巷5内排采管线连接，完井，此时完成步骤5的操作。

(21)再在已施工的地面直井1中下入直径大于0.5M的扩腔钻头到需要连通的各煤层位置，自最下部煤层往上，依次对各煤层分别扩腔形成下部开采煤层扩腔体12、上部开采煤层扩腔体11以及大巷开采煤层扩腔体10从而完成了第一大巷水平井41、第二大巷水平井51、地面直井1、第一地面水平井2以及第二地面水平井3在所有开采煤层的连通，从而实现了在第一大巷水平井41、第二大巷水平井51内采用大巷管线完成多煤层的煤层气井下排采，此时，完成步骤6的操作。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明中的地面直井1的直井段煤层采用下部开采煤层扩腔体12、上部开采煤层扩腔体11和大巷开采煤层扩腔体10给地面直井1与第一地面水平井2、第一大巷水平井41、第二大巷水平井51、第二地面水平井3连通提供更好的条件。第一大巷水平井41、第一大巷水平井水平段42、第二大巷水平井51、第二大巷水平井水平段52与矿层平行，有利于抽排和消除水堵。第一大巷水平井41、第一大巷水平井水平段42、第二大巷水平井51、第二大巷水平井水平段52下入筛管且与地面直井1连通，有利于预抽排煤层气；采用第一大巷4以及第二大巷5内管线抽采，有利于减少排采水成本，减少地面建设费用，减少抽采过程的修井成本，减少地面煤层气管理成本，及减少地面煤层气生产监控设备成本和地面煤层气生产成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，其特征在于，包括：

步骤1：利用钻机在地面施工地面直井(1)并计算坐标；

步骤2：使钻机钻进第一地面水平井(2)，并完成第一地面水平井(2)自最下部开采煤层到与第一大巷(4)平行的开采煤层的钻进及下筛管；

步骤3：使钻机钻进第二地面水平井(3)，并完成第二地面水平井(3)自最下部开采煤层到与第二大巷(5)平行的开采煤层的下一层开采煤层的钻进及下筛管；

步骤4：在第一大巷(4)内，根据需要连通的煤层位置坐标，在与需要连通的同一煤层同一水平面上确定第一大巷水平井(41)井口，并实施第一大巷水平井(41)，然后下入筛管，安装第一大巷水平井(41)井口与第一大巷(4)内排采管线连接；

步骤5：在第二大巷(5)内，根据需要连通的煤层位置坐标，在与需要连通的同一煤层同一水平面上确定第二大巷水平井(51)井口，并实施第二大巷水平井(51)，然后下入筛管，安装第二大巷水平井(51)井口与第二大巷(5)内排采管线连接；

步骤6：在已施工的地面直井(1)中下入直径大于0.5M的扩腔钻头到需要连通的各煤层位置，自最下部煤层往上，依次对各煤层分别扩腔形成下部开采煤层扩腔体(12)、上部开采煤层扩腔体(11)以及大巷开采煤层扩腔体(10)，从而完成了第一大巷水平井(41)、第二大巷水平井(51)、地面直井(1)、第一地面水平井(2)以及第二地面水平井(3)在所有开采煤层的连通，从而实现了在第一大巷水平井(41)、第二大巷水平井(51)内采用大巷管线完成多煤层的煤层气井下排采。

2.根据权利要求1所述的在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，其特征在于，在所述步骤2中，第一地面水平井(2)的水平钻进方向为靠近地面直井(1)的方向。

3.根据权利要求1所述的在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，其特征在于，在所述步骤2中，使钻机钻进第一地面水平井(2)之后，第一地面水平井(2)首先定向造斜形成下部开采煤层造斜段(21)并使下部开采煤层造斜段(21)延伸到最下部开采煤层；再继续在煤层中远离地面直井(1)方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管；再提钻到上部开采煤层造斜段(23)钻进到最下部的上一层开采煤层；再继续在同煤层中远离地面直井(1)方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管，依次，完成第一地面水平井(2)自最下部开采煤层到与第一大巷(4)平行的开采煤层的钻进及下筛管。

4.根据权利要求1所述的在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，其特征在于，在所述步骤2中，第一地面水平井(2)的下部开采煤层水平段(22)在同煤层与地面直井(1)的坐标误差不超过0.3M。

5.根据权利要求1所述的在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，其特征在于，在所述步骤2中，第一地面水平井(2)定向分支的上部开采煤层水平段(24)在同煤层与地面直井(1)的坐标误差不超过0.3M。

6.根据权利要求1所述的在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，其特征在于，在所述步骤3中，第二地面水平井(3)的水平钻进方向为接近地面直井(1)方向。

7.根据权利要求1所述的在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，其特征在于，在所述步骤3中，使钻机钻进第二地面水平井(3)之后，第二地面水平井(3)首先定向造斜形成下部开采煤层定向造斜段(31)，并使得下部开采煤层定向造斜段(31)延伸到最下部开采煤层，再继续在煤层中远离地面直井(1)方向水平钻进直到设计位置，水平段下入筛管，依此，完成第二地面水平井(3)自最下部开采煤层到与第二大巷(5)平行的开采煤层的下一层开采煤层的钻进及下筛管。

8.根据权利要求1所述的在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，其特征在于，在所述步骤3中，第二地面水平井(3)的下部开采煤层水平段(32)在同煤层与地面直井(1)的坐标误差不超过0.3M。

9.根据权利要求1所述的在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，其特征在于，在所述步骤4中，采用水平钻进技术和定向钻进技术水平钻进，当第一大巷水平井水平段(42)水平钻进到靠近地面直井(1)的同煤层位置时，第一大巷水平井水平段(42)位置离地面直井(1)的同煤层位置坐标误差不超过0.3M。

10.根据权利要求1所述的在两个大巷实施井下开采多层煤的煤层气的方法，其特征在于，在所述步骤5中，采用水平钻进技术和定向钻进技术水平钻进，当第二大巷水平井水平段(52)水平钻进到靠近地面直井(1)的同煤层位置时，第二大巷水平井水平段(52)位置离地面直井(1)的同煤层位置坐标误差不超过0.3M。