CN109519211A - 一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法，包括：S1：根据预抽煤层气地面井和采煤工作面条件，优选满足条件的预抽煤层气地面井；S2：采用通井规通井并洗井，采用钻孔电视探明地面井内的情况，判断是否具备改造为采动区瓦斯地面井的条件；S3：确定抽采瓦斯井段位置；S4：采用射孔装置进行生产井段射孔作业，形成抽采瓦斯通道；S5：安设地面井井身防护措施；S6：根据采动卸压解吸瓦斯能力，安设适宜的负压抽采设备及配套设施；S7：控制改造后地面井的抽采运行时间、抽采参数。本发明利用预抽瓦斯地面井改为采动区地面井抽采采煤工作面及采空区的瓦斯，实现一井多用的目的。节约成本的同时，保障采煤工作面瓦斯安全。

Description

一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法
技术领域
本发明属于煤层气抽采技术领域，涉及一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法。
背景技术
对于高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井，瓦斯治理是煤矿安全生产的重点。井下煤层钻孔、顶板钻孔、顶板巷道及邻近层抽采受井下空间、时间限制较大，不能完全地解决煤矿井下的瓦斯问题。经过多年的研究，发现通过地表施工地面井抽采是一种较好的方法。地面井预抽井是从石油行业借鉴的技术方法，在原始煤层进行钻井压裂排采的方法，在我国应用较为普遍，取得了较好的成效。采动区地面井瓦斯抽采是指在采煤工作面距井位一定距离布置采动区地面井，随着工作面的回采，采场覆岩扰动逐渐加剧，在覆岩一定范围内将产生富集瓦斯的裂隙场，通过地面井抽采裂隙场内的瓦斯，实现治理采煤工作面瓦斯的目的。以上2种方法针对的条件不同，如何合二为一，充分发挥两种地面井的优势，实现一井多用是本专利要解决的方法。
基于现在煤矿存在大量的地面井预抽井的现状，通过对预抽地面井进行改造，使其实现采动区抽采是较好的技术途径。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于解决采煤工作面采动区瓦斯地面井的抽采问题，提供一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法，包括以下步骤：
S1：根据预抽煤层气地面井和采煤工作面条件，优选满足条件的预抽煤层气地面井；
S2：采用通井规通井并洗井，采用钻孔电视探明地面井内的情况，判断是否具备改造为采动区瓦斯地面井的条件；
S3：确定抽采瓦斯井段位置；
S4：采用射孔装置进行生产井段射孔作业，形成抽采瓦斯通道；
S5：安设地面井井身防护措施；
S6：根据采动卸压解吸瓦斯能力，安设适宜的负压抽采设备及配套设施；
S7：控制改造后地面井的抽采运行时间、抽采参数。
进一步，步骤S1中，所述优选满足条件的预抽煤层气地面井，其井位要求包括：
1)地面井位满足采动区地面井井场20*20m矩形尺寸，利于布置地面井瓦斯安全抽采系统；
2)该预抽地面井之前抽采煤层气属于正常运行状态，无其它影响井身结构破坏的问题；
3)布置靠近采区回风巷一侧处于0.15～0.45L区域内，其中L为工作面倾向长度，以便更好地抽采采煤工作面的瓦斯。
进一步，步骤S2包括以下步骤：
S21：采用通井规通井，并用钻具洗井，确保井内无泥浆；
S22：采用地面井专用钻孔电视探井，探明确井内的变形破坏情况；
S23：判断井内无的变形破坏情况，确保井内能下放射孔装置，不影响正常射孔作业。
进一步，步骤S3包括以下步骤：
S31：计算采场覆岩裂隙带的高度，满足：
其中，Ha表示采场覆岩裂隙带的高度，M为煤层厚度，α，β，γ均表示岩土系数；
S32：确定射孔井段长度h2：从煤层底板至采场覆岩裂隙带上边缘。
进一步，在步骤S5中，射孔完成后，在井内安设套管以增强地面井变形破坏，由于煤层埋深较浅，将地面井地表处悬挂，裂隙带向下部分采用筛孔布置，裂隙带向上部分为完整套管。
进一步，步骤S6包括以下步骤：
S61：抽采管径计算
地面煤层气抽采管的管径按单井最大流量30m3/min进行管路计算。
管径计算按以下公式：
d＝0.1457(Q/V)0.5
其中，d表示抽采管内径，m；Q表示管内煤层气流量，m3/min；V表示煤层气流动速度，m/s，选经济流速5～15m/s；
由此，计算地面抽采管路管径；
S62：地面煤层气抽采设备
地面抽采管道系统的主要设备包括：水环真空泵、泄爆器、防回火器、气水分离器、循环水箱、循环水泵、发电机和分流管路系统。
进一步，步骤S7中，当采煤工作面距采动区地面井水平井段末端一定距离时，通过地面水环真空泵负压抽采；控制抽采负压不超过预设阈值，当抽采负压超过预设阈值需停抽，待一定时间后再负压抽采，以此循环，直至抽采负压稳定在预设阈值以下，抽瓦斯量稳定，则连续抽采采动区和采空区的瓦斯，保障采煤工作面和采空区瓦斯安全。
本发明的有益效果在于：本发明利用预抽瓦斯地面井改为采动区地面井抽采采煤工作面及采空区的瓦斯，实现一井多用的目的。节约成本的同时，保障采煤工作面瓦斯安全。
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为本发明所述利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法流程图；
图2为本发明所述地面井井身防护方法示意图。
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，一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法，包括以下步骤：
S1：根据预抽煤层气地面井和采煤工作面条件，优选满足条件的预抽煤层气地面井；
S2：采用通井规通井并洗井，采用钻孔电视探明地面井内的情况，判断是否具备改造为采动区瓦斯地面井的条件；
S3：确定抽采瓦斯井段位置；
S4：采用射孔装置进行生产井段射孔作业，形成抽采瓦斯通道；
S5：安设地面井井身防护措施；
S6：根据采动卸压解吸瓦斯能力，安设适宜的负压抽采设备及配套设施；
S7：控制改造后地面井的抽采运行时间、抽采参数。
进一步，步骤S1中，所述优选满足条件的预抽煤层气地面井，其井位要求包括：
1)地面井位满足采动区地面井井场20*20m矩形尺寸，利于布置地面井瓦斯安全抽采系统；
2)该预抽地面井之前抽采煤层气属于正常运行状态，无其它影响井身结构破坏的问题；
3)布置靠近采区回风巷一侧处于0.15～0.45L区域内，其中L为工作面倾向长度，以便更好地抽采采煤工作面的瓦斯。
进一步，步骤S2包括以下步骤：
S21：采用通井规通井，并用钻具洗井，确保井内无泥浆；
S22：采用地面井专用钻孔电视探井，探明确井内的变形破坏情况；
S23：判断井内无的变形破坏情况，确保井内能下放射孔装置，不影响正常射孔作业。
进一步，步骤S3包括以下步骤：
S31：计算采场覆岩裂隙带的高度，满足：
其中，Ha表示采场覆岩裂隙带的高度，M为煤层厚度，α，β，γ均表示岩土系数；
S32：确定射孔井段长度h2：从煤层底板至采场覆岩裂隙带上边缘。
步骤S4中，待采煤工作面推至井位附近时，抽采套管射孔长度h2，如表1煤层射孔基本数据表所示。
表1
进一步，如图2所示，在步骤S5中，射孔完成后，在井内安设套管以增强地面井变形破坏，由于煤层埋深较浅，将地面井地表处悬挂，裂隙带向下部分采用筛孔布置，裂隙带向上部分为完整套管。
进一步，步骤S6包括以下步骤：
S61：抽采管径计算
地面煤层气抽采管的管径按单井最大流量30m3/min进行管路计算。
管径计算按以下公式：
d＝0.1457(Q/V)0.5
其中，d表示抽采管内径，m；Q表示管内煤层气流量，m3/min；V表示煤层气流动速度，m/s，选经济流速5～15m/s；
由此，计算地面抽采管路管径；
S62：地面煤层气抽采设备
地面抽采管道系统的主要设备包括：水环真空泵、泄爆器、防回火器、气水分离器、循环水箱、循环水泵、发电机和分流管路系统。
进一步，步骤S7中，当采煤工作面距采动区地面井水平井段末端50m时，通过地面水环真空泵负压抽采。控制抽采负压不超过65kPa，当抽采负压超过65kPa需停抽，待12小时再负压抽采，以此循环，直至抽采负压稳定在65kPa以下，抽瓦斯量稳定，则连续抽采采动区和采空区的瓦斯，保障采煤工作面和采空区瓦斯安全。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本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 (7)

1.一种利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：根据预抽煤层气地面井和采煤工作面条件，优选满足条件的预抽煤层气地面井；
S2：采用通井规通井并洗井，采用钻孔电视探明地面井内的情况，判断是否具备改造为采动区瓦斯地面井的条件；
S3：确定抽采瓦斯井段位置；
S4：采用射孔装置进行生产井段射孔作业，形成抽采瓦斯通道；
S5：安设地面井井身防护措施；
S6：根据采动卸压解吸瓦斯能力，安设适宜的负压抽采设备及配套设施；
S7：控制改造后地面井的抽采运行时间、抽采参数。
2.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于：步骤S1中，所述优选满足条件的预抽煤层气地面井，其井位要求包括：
1)地面井位满足采动区地面井井场20*20m矩形尺寸，利于布置地面井瓦斯安全抽采系统；
2)该预抽地面井之前抽采煤层气属于正常运行状态，无其它影响井身结构破坏的问题；
3)布置靠近采区回风巷一侧处于0.15～0.45L区域内，其中L为工作面倾向长度，以便更好地抽采采煤工作面的瓦斯。
3.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：
S21：采用通井规通井，并用钻具洗井，确保井内无泥浆；
S22：采用地面井专用钻孔电视探井，探明确井内的变形破坏情况；
S23：判断井内无的变形破坏情况，确保井内能下放射孔装置，不影响正常射孔作业。
4.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于：步骤S3包括以下步骤：
S31：计算采场覆岩裂隙带的高度，满足：
其中，Ha表示采场覆岩裂隙带的高度，M为煤层厚度，α，β，γ均表示岩土系数；
S32：确定射孔井段长度h2：从煤层底板至采场覆岩裂隙带上边缘。
5.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于：在步骤S5中，射孔完成后，在井内安设套管以增强地面井变形破坏，由于煤层埋深较浅，将地面井地表处悬挂，裂隙带向下部分采用筛孔布置，裂隙带向上部分为完整套管。
6.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于：步骤S6包括以下步骤：
S61：抽采管径计算
地面煤层气抽采管的管径按单井最大流量30m3/min进行管路计算。
管径计算按以下公式：
d＝0.1457(Q/V)0.5
其中，d表示抽采管内径，m；Q表示管内煤层气流量，m3/min；V表示煤层气流动速度，m/s，选经济流速5～15m/s；
由此，计算地面抽采管路管径；
S62：地面煤层气抽采设备
地面抽采管道系统的主要设备包括：水环真空泵、泄爆器、防回火器、气水分离器、循环水箱、循环水泵、发电机和分流管路系统。
7.根据权利要求1所述的利用预抽煤层气地面井抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于：步骤S7中，当采煤工作面距采动区地面井水平井段末端一定距离时，通过地面水环真空泵负压抽采；控制抽采负压不超过预设阈值，当抽采负压超过预设阈值需停抽，待一定时间后再负压抽采，以此循环，直至抽采负压稳定在预设阈值以下，抽瓦斯量稳定，则连续抽采采动区和采空区的瓦斯，保障采煤工作面和采空区瓦斯安全。
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