一種協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法。該方法首先對(duì)礦井進(jìn)行勘測(cè)，確定了底板破壞深度后施工水平井，進(jìn)行老空區(qū)煤層氣抽采，當(dāng)煤層氣單位時(shí)間抽采量下降到Q1的20%~40%，循環(huán)降低抽采壓力繼續(xù)煤層氣抽采，當(dāng)抽采量下降到Q1的10%~18%時(shí)，注入超臨界CO2驅(qū)替，當(dāng)抽采量再次下降到Q1的20%以下時(shí)實(shí)施定向壓裂，并在水平井另一側(cè)設(shè)置排采直井，安設(shè)排采設(shè)備，進(jìn)行煤層氣抽采，當(dāng)煤層氣抽采量下降至Q2的20%以下時(shí)，再次利用超臨界CO2驅(qū)替，直至抽采量下降到Q2的10%時(shí)停止抽采。該方法在抽采刀柱式老空區(qū)的同時(shí)將臨近薄煤層的煤層氣資源一并抽采上來，解決了棄采呆滯煤層氣資源的回收問題。
【專利說明】
一種協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法，屬于抽采煤層氣技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于長期的工業(yè)化開采，我國存在著無數(shù)眾多、面積巨大的老空區(qū)。僅以山西省為例，截止2013年底，山西省共有4700余處廢棄礦井，老空區(qū)面積已達(dá)5000平方公里，這些老空區(qū)的開挖多是采用的是采出率較低的舊式爆破采煤工藝采煤方法多為刀柱法開采，其煤炭采出率一般在50%?60%，甚至更低，因此上述老空區(qū)賦存著相當(dāng)可觀的煤層氣資源瓦斯儲(chǔ)量，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示僅以山西省為例老空區(qū)煤層氣資源量約30億立方米。瓦斯是一種清潔能源，對(duì)老空區(qū)殘留煤層氣的能源化利用，可有效緩解我國天然氣供應(yīng)不足的局面；同時(shí)瓦斯作為一種有害氣體，排放到大氣中所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍，因此對(duì)這部分瓦斯的抽采利用具有良好的經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境效益。
[0003]目前針對(duì)老空區(qū)瓦斯的抽采主要是針對(duì)單一工作面老空區(qū)瓦斯的抽采，其方法是由地面向老空區(qū)上部裂隙帶內(nèi)施工地面鉆井以抽采老空區(qū)瓦斯，此種方法鉆井施工過程中施工難度大、事故發(fā)生率高、成孔率低。而且一個(gè)地面井筒只能針對(duì)一個(gè)老空區(qū)進(jìn)行抽采，抽采的煤層氣產(chǎn)量低且成本高。中國專利CN105114038A公布了一種依靠超臨界CO2射流壓裂相鄰老空區(qū)間煤柱抽采同一水平兩個(gè)老空區(qū)瓦斯的方法；中國專利CN104696006A公布了一種穿透多層老空區(qū)殘留煤柱抽采多層老空區(qū)殘余煤層氣的方法;上述方法均為豎井抽采多個(gè)老空區(qū)瓦斯的情況;上述專利存在著地面垂直鉆井與煤層氣儲(chǔ)層接觸面小、抽采范圍有限等問題，同時(shí)上述專利均為抽采老空區(qū)內(nèi)存留煤層氣資源，均未將老空區(qū)煤層氣與相鄰為開采煤層氣資源統(tǒng)籌起來，考慮協(xié)同抽采。
[0004]事實(shí)上，煤田中煤層往往以多層煤相距一定距離的形式賦存在煤田中，針對(duì)上部是老空區(qū)下部是較薄煤層的組合地質(zhì)情況，目前從采礦的角度往往對(duì)下部煤層厚度變化較大的鄰近較薄煤層(O?1.2米)棄采，棄采的原因多為技術(shù)上不可行或技術(shù)上可行但從經(jīng)濟(jì)成本角度對(duì)其棄采，這就造成了相當(dāng)一大部分煤炭(煤層氣)資源的大量浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述問題，本發(fā)明從協(xié)同抽采、綜合開采的角度出發(fā)，提供了一種協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法。
[0006]本發(fā)明提供了一種協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法，包括以下步驟:
1)根據(jù)礦井采掘情況、煤層柱狀圖以及井上下對(duì)照?qǐng)D等已有地質(zhì)采掘資料初步確定井下上部煤層已開挖的刀柱式開采老空區(qū)參數(shù)以及下部煤層與上部老空區(qū)之間的距離;所述老空區(qū)參數(shù)包括柱采區(qū)的范圍、數(shù)目以及煤柱數(shù)目、大小、分布大體位置；
2)綜合運(yùn)用物理勘探手段結(jié)合已有地質(zhì)、采掘資料對(duì)已開挖的老空區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場勘測(cè)，獲得下部煤層與上部老空區(qū)的實(shí)際距離D，并對(duì)上部刀柱式開采形成的老空區(qū)的柱采區(qū)域、煤柱從左到右依次進(jìn)行編號(hào)；
3)獲得上部煤層刀柱式老空區(qū)每個(gè)柱采區(qū)域開采所引起的底板破壞深度，并依據(jù)每個(gè)柱米區(qū)域?qū)?yīng)的編號(hào)對(duì)底板破壞深度依次分別編號(hào)為dl，…dn;
4)取底板破壞深度CU，...(!?中的最小值CU，若DfCU，則由地面向上部老空區(qū)底板和下部煤層頂板之間的中間巖層處施工水平井;若D>cU時(shí)，則由地面向上部老空區(qū)底板破壞深度處施工水平井；
水平井由井下向地面延伸處依次分為水平井水平段、造斜段、水平井垂直段以及水平井地面端，其中水平井地面端連接四通分為三條支路:抽采管、壓裂管、注流管，抽采管一側(cè)支路連有閥門I，注流管一側(cè)支路連有閥門Π，壓裂管一側(cè)支路連有閥門V，水平井近地面端進(jìn)行密封，地面有密封裝置；
5)打開閥門I由抽采管對(duì)水平井進(jìn)行第一次煤層氣抽采，記錄此時(shí)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽米量Qi ；
6)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至&的20%?40%時(shí)，降低抽采壓力繼續(xù)進(jìn)行煤層氣抽采，當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量再次下降至&的20%?40%時(shí)，再次降低抽采壓力進(jìn)行煤層氣抽采，循環(huán)上述降壓抽采過程，直至抽采壓力降低至比大氣壓低80?10kpa;
7)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至&的10%?18%以下時(shí)，關(guān)閉閥門I，打開閥門Π由注流管向水平井內(nèi)注入溫度為32?50°C，壓力為8?12MPa的超臨界⑶2 8?36小時(shí)，之后關(guān)閉地面上閥門Π，靜待12?48小時(shí)，之后再次打開閥門I進(jìn)行煤層氣抽采；
8)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量再次下降至原始抽采量&的20%以下時(shí)，關(guān)閉閥門I，打開閥門V，由水平井井口的壓裂管下放分段壓裂設(shè)備，對(duì)水平井水平段與下部煤層之間的層間巖層以及下部煤層實(shí)施定向壓裂；
9)自老空區(qū)另一側(cè)邊界煤柱處施工一口排采直井，所述排采直井與水平井水平段連通;對(duì)再次壓裂后的水平井以及排采直井進(jìn)行清洗，并在排采直井中設(shè)置排采設(shè)備，排采設(shè)備由井下到地面部分依次設(shè)有抽油栗、抽油管，抽油管內(nèi)設(shè)有抽油桿，地面設(shè)置的抽油機(jī)通過抽油桿驅(qū)動(dòng)抽油栗對(duì)排采直井內(nèi)的水進(jìn)行排采;抽油管地面端連接排水管，排采直井近地面端進(jìn)行密封，在排水管下方設(shè)有抽氣管，其中抽油管、排水管排水，抽氣管進(jìn)行煤層氣抽米；
排采直井地面端設(shè)有抽氣管、排水管，抽氣管上設(shè)有閥門m，排水管上設(shè)有閥門IV，打開閥門m、閥門IV，同時(shí)關(guān)閉閥門I和閥門π，由地面抽油機(jī)通過抽油桿帶動(dòng)抽油栗工作，對(duì)排采直井進(jìn)行排水并抽采煤層氣，記錄排采中單位時(shí)間煤層氣最大抽采量Q2;
?ο)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至出的20%以下時(shí)，關(guān)閉閥門m、閥門IV，打開閥門Π由注流管向水平井內(nèi)注入溫度為32?50°C，壓力為8?12MPa的超臨界C028~36小時(shí)，之后關(guān)閉地面上閥門Π，靜待12?48小時(shí)，之后再次打開閥門ΙΠ、閥門IV進(jìn)行煤層氣排采；
11)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至出的10%以下時(shí)，停止煤層氣抽采。
[0007]上述方法中，上部老空區(qū)的底板巖層破壞深度的確定，需要運(yùn)用現(xiàn)場實(shí)測(cè)、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)擬合公式、實(shí)驗(yàn)室數(shù)值模擬、相似模擬的方式中的任一種或是四種方法相結(jié)合的方式來確定，確定破壞深度時(shí)取上述方法獲得的最小值作為參考值。
[0008]上述方法中，所述水平井垂直段從老空區(qū)邊界煤柱中穿過，與邊界煤柱端部的水平距離為10?60米;水平井水平段垂深由底板破壞深度以及上部老空區(qū)與下部煤層之間的層間距離決定，造斜段造斜點(diǎn)選取則由已確定的水平段、垂直段層位以及現(xiàn)場鉆井工藝決定。
[0009]上述方法中，所述定向分段壓裂為套管限流壓裂、多級(jí)封隔器分段壓裂、定向水力噴射分段壓裂技術(shù)中的一種。
[0010]上述方法中，所述排采直井從老空區(qū)的另一側(cè)邊界煤柱中穿過，與邊界煤柱端部的水平距離為10?60米，施工垂深至下部煤層底板以下4?10米范圍內(nèi)，該排采直井與水平井連通。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
該發(fā)明從煤炭(煤層氣)資源協(xié)同抽采的角度出發(fā)，同時(shí)將老空區(qū)殘留的大量煤層氣資源以及采用傳統(tǒng)采礦方法棄采的臨近薄煤層的煤層氣資源考慮在內(nèi)，提出了一種協(xié)同抽采煤層氣的創(chuàng)新方法。該方法可有效解決原有單純采用地面垂直鉆井時(shí)，抽采鉆井與老空區(qū)儲(chǔ)層有效接觸面積小、抽采范圍有限的難題，同時(shí)在抽采老空區(qū)煤層氣的同時(shí)將臨近薄煤層的煤層氣資源一并抽采上來，解決了棄采呆滯煤層氣資源的回收，可謂一舉兩得；同時(shí)水平井位于下部煤層以上，避免了鉆井直接打至煤層時(shí)，由于煤層過于松散而發(fā)生的井道坍塌事故以及井道堵塞事故。
【附圖說明】
[0012]圖1為協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)煤層氣與下部煤層煤層氣示意圖。
圖中:1、抽采管，2、閥門I，3、閥門Π，4、注流管，5、水平井垂直段，6、造斜段，7、分段壓裂裂縫，8、分段壓裂段，9、水平井水平段，10、抽油栗，11、抽油桿，12、抽油管，13、排采直井，14、密封段Π，15密封裝置Π，16、閥門ΙΠ，17、抽氣管，18、排水管，19、閥門IV，20、抽油機(jī)，21、上部老空區(qū)，22、密封段I，23、密封裝置I，24、四通，25、下部煤層，26、水平井，27、分段壓裂間隔段、28、邊界煤柱，29、壓裂管，30、閥門V。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。
[0014]實(shí)施例:
下面以晉圣永安鴻泰煤礦某工作面為例，說明該發(fā)明方法:晉圣永安鴻泰煤礦坐落在沁水煤田，該煤田范圍內(nèi)井田內(nèi)可采煤層為山西組的3號(hào)煤層和太原組的9號(hào)、15號(hào)煤層。其中主采煤層3號(hào)煤層平均煤厚6.34米，自上世紀(jì)六十年代起，由于開采方法的落后以及小煤窯亂采亂挖現(xiàn)象嚴(yán)重，其主采煤層3號(hào)煤主要采煤方法為刀柱法采煤，其采出率低，遺留在井下大量煤，老空區(qū)煤層氣資源量相當(dāng)豐富。與之間距52米左右為薄煤層9號(hào)煤，其平均煤厚0.63米，為局部可采煤層，該薄煤層若用傳統(tǒng)采礦中的井工開采則成本高昂，可采價(jià)值不大，但對(duì)這部分資源棄之可惜。為圓滿解決煤層氣資源的協(xié)同開采，本發(fā)明提供的發(fā)明方法具體為:
I)根據(jù)礦井采掘情況、煤層柱狀圖以及井上下對(duì)照?qǐng)D等已有地質(zhì)采掘資料初步確定晉圣永安鴻泰煤礦某工作面井下上部煤層已開挖的刀柱式開采老空區(qū)參數(shù)以及下部煤層(25)與上部老空區(qū)(21)之間的距離;所述老空區(qū)參數(shù)包括柱采區(qū)的范圍、數(shù)目以及煤柱數(shù)目、大小、分布大體位置；
2)綜合運(yùn)用三維激光掃描儀、瞬變電磁法物理勘探手段結(jié)合已有地質(zhì)、采掘資料對(duì)已開挖的老空區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場勘測(cè)，獲得下部煤層(25)與上部老空區(qū)(21)的實(shí)際距離D為48米，上部刀柱法開采形成的柱采區(qū)域共計(jì)14個(gè)，并對(duì)上部刀柱式開采形成的老空區(qū)的柱采區(qū)域、煤柱從左到右依次進(jìn)行編號(hào)；
3)通過現(xiàn)場實(shí)測(cè)的方法，獲得上部煤層刀柱式老空區(qū)每個(gè)柱采區(qū)域開采所引起的底板破壞深度，并依據(jù)每個(gè)柱采區(qū)域?qū)?yīng)的編號(hào)對(duì)底板破壞深度依次分別編號(hào)為di，…di4;
4)得出底板破壞深度cU，…cU4中的最小值d4=l2米，因?yàn)镈(48米)>d4(12米)，則由地面向上部老空區(qū)(21)底板破壞深度12米處施工水平井(26);
水平井由井下向地面延伸處依次分為水平井水平段(9)、造斜段(6)、水平井垂直段(5)以及水平井地面端，其中水平井地面端連接四通(24)分為三條支路:抽采管(1)、壓裂管
(29)和注流管(4)，抽采管(I)一側(cè)支路連有閥門1(2)，注流管(4)一側(cè)支路連有閥門Π (3)，壓裂管(29)—側(cè)支路連有閥門V(30)，水平井(26)近地面端設(shè)有密封段1(22)、地面處設(shè)有密封裝置I (23)。
[0015]5)打開閥門I由抽采管(I)對(duì)水平井(26)進(jìn)行第一次煤層氣抽采，記錄此時(shí)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量Qi;
6)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至&的30%時(shí)，降低抽采壓力繼續(xù)進(jìn)行煤層氣抽采，當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量再次下降至&的30%時(shí)，再次降低抽采壓力進(jìn)行煤層氣抽采，循環(huán)上述降壓抽采過程，直至抽采壓力降低至比大氣壓低90kpa;
7)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至&的10%時(shí)，關(guān)閉閥門1(2)，打開閥門Π(3)由注流管(4)向水平井(26)內(nèi)注入溫度為35°C，壓力為9MPa的超臨界CO2 36小時(shí)，之后關(guān)閉地面上閥門Π (3)，靜待48小時(shí)，之后再次打開閥門1(2)進(jìn)行煤層氣抽采；
8)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量再次下降至原始抽采量&的20%以下時(shí)，關(guān)閉閥門1(2)，打開閥門V (30)，由水平井井口的壓裂管(29)下放分段壓裂設(shè)備，運(yùn)用水平井分段壓裂技術(shù)對(duì)水平井水平段(9)與下部煤層(25)之間的層間巖層以及下部煤層(25)實(shí)施定向壓裂；
9)自老空區(qū)另一側(cè)邊界煤柱處施工一口排采直井(13)，所述排采直井(13)與水平井水平段(9)連通;對(duì)再次壓裂后的水平井(26)以及排采直井(13)進(jìn)行清洗，并在排采直井(13)中設(shè)置排采設(shè)備，排采直井地面端設(shè)有抽氣管(17)，抽氣管(17)上設(shè)有閥門ΠΚ16)，打開閥門m( 16)、閥門IV( 19)，同時(shí)關(guān)閉閥門I (2)和閥門Π (3)，由地面抽油機(jī)(20)通過抽油桿
(11)帶動(dòng)抽油栗(10)工作，對(duì)排采直井(13)進(jìn)行排水并抽采煤層氣，記錄排采中單位時(shí)間煤層氣最大抽采量Q2;
所述的排采直井(13)中設(shè)置的排采設(shè)備由井下到地面部分依次設(shè)有抽油栗(10)、抽油管(12)，抽油管(12)內(nèi)設(shè)有抽油桿(11)，地面設(shè)置的抽油機(jī)(20)通過抽油桿(I I)驅(qū)動(dòng)抽油栗(10)對(duì)排采直井內(nèi)的水進(jìn)行排采;抽油管(12)地面端連接排水管(18)，排采直井近地面端設(shè)有密封段Π( 14)、地面處設(shè)有密封裝置Π( 15);在排水管(18)下方設(shè)有抽氣管(17)，其中抽油管(12)、排水管(18)排水，抽氣管(17)進(jìn)行煤層氣抽采，在排水管(18)上設(shè)有閥門IV
(19);抽油機(jī)(20)包括減速裝置、傳送帶、動(dòng)力機(jī)等設(shè)備。
[0016]1 )當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至Q2的20%以下時(shí)，關(guān)閉閥門m (16 )、閥門IV
(19)，打開閥門Π (3)由注流管(4)向水平井(26)內(nèi)注入溫度為32°C，壓力為SMPa的超臨界CO2氣體12小時(shí)，之后關(guān)閉地面上閥門Π (3)，靜待48小時(shí)，之后再次打開閥門ΠΚ16)、閥門IV( 19)進(jìn)行煤層氣排采；
11)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至出的10%以下時(shí)，停止煤層氣抽采。
[0017]上述的協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法，上部老空區(qū)(21)的底板巖層破壞深度的確定，需要運(yùn)用現(xiàn)場實(shí)測(cè)、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)擬合公式、實(shí)驗(yàn)室數(shù)值模擬、相似模擬的方式或是四種方法相結(jié)合的方式來確定，確定破壞深度時(shí)取上述方法獲得的最小值作為參考值。本次實(shí)施例米取現(xiàn)場實(shí)測(cè)的方法獲得。
[0018]上述方法中，所述定向分段壓裂為套管限流壓裂、多級(jí)封隔器分段壓裂、定向水力噴射分段壓裂技術(shù)中的一種。本發(fā)明實(shí)施例中采取的是套管限流壓裂的方式
上述的協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法，所述水平井垂直段(5)從老空區(qū)邊界煤柱(28)中穿過，與邊界煤柱(28)端部的水平距離為20米，水平井水平段(9)垂深由底板破壞深度以及上部老空區(qū)(21)與下部煤層(25)之間的層間距離所決定，造斜段(6)造斜點(diǎn)選取則由已確定的水平井水平段(9)、水平井垂直段(5)層位以及現(xiàn)場鉆井工藝決定。
[0019]上述的協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法，所述排采直井從老空區(qū)另一側(cè)邊界煤柱中穿過，距離邊界煤柱端部的距離為20米，施工垂深至下部煤層(25)底板以下6米范圍處。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)根據(jù)礦井采掘情況、煤層柱狀圖以及井上下對(duì)照?qǐng)D等已有地質(zhì)采掘資料初步確定井下上部煤層已開挖的刀柱式開采老空區(qū)參數(shù)以及下部煤層與上部老空區(qū)之間的距離;所述老空區(qū)參數(shù)包括柱采區(qū)的范圍、數(shù)目以及煤柱數(shù)目、大小、分布大體位置； 2)綜合運(yùn)用物理勘探手段結(jié)合已有地質(zhì)、采掘資料對(duì)已開挖的老空區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場勘測(cè)，獲得下部煤層與上部老空區(qū)的實(shí)際距離D，并對(duì)上部刀柱式開采形成的老空區(qū)的柱采區(qū)域、煤柱從左到右依次進(jìn)行編號(hào)； 3)獲得上部煤層刀柱式老空區(qū)每個(gè)柱采區(qū)域開采所引起的底板破壞深度，并依據(jù)每個(gè)柱米區(qū)域?qū)?yīng)的編號(hào)對(duì)底板破壞深度依次分別編號(hào)為dl，…dn; 4)取底板破壞深度CU，...(!?中的最小值CU，若Dfd1,則由地面向上部老空區(qū)底板和下部煤層頂板之間的中間巖層處施工水平井;若D>cU時(shí)，則由地面向上部老空區(qū)底板破壞深度最小值處施工水平井； 水平井由井下向地面延伸處依次分為水平井水平段、造斜段、水平井垂直段以及水平井地面端，其中水平井地面端連接四通分為三條支路:抽采管、壓裂管、注流管，抽采管一側(cè)支路連有閥門I，注流管一側(cè)支路連有閥門Π，壓裂管一側(cè)支路連有閥門V，水平井近地面端進(jìn)行密封，地面設(shè)有密封裝置； 5)打開閥門I由抽采管對(duì)水平井進(jìn)行第一次煤層氣抽采，記錄此時(shí)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽米量Qi ； 6)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至&的20%?40%時(shí)，降低抽采壓力繼續(xù)進(jìn)行煤層氣抽采，當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量再次下降至&的20%?40%時(shí)，再次降低抽采壓力進(jìn)行煤層氣抽采，循環(huán)上述降壓抽采過程，直至抽采壓力降低至比大氣壓低80?10kpa; 7)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至&的10%?18%以下時(shí)，關(guān)閉閥門I，打開閥門Π由注流管向水平井內(nèi)注入溫度為32?50°C、壓力為8?12MPa的超臨界⑶2 8?36小時(shí)，之后關(guān)閉地面上閥門Π，靜待12?48小時(shí)，之后再次打開閥門I進(jìn)行煤層氣抽采； 8)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量再次下降至原始抽采量&的20%以下時(shí)，關(guān)閉閥門I，打開閥門V，由水平井井口的壓裂管下放分段壓裂設(shè)備，對(duì)水平井水平段與下部煤層之間的層間巖層以及下部煤層實(shí)施定向壓裂； 9)自老空區(qū)另一側(cè)邊界煤柱處施工一口排采直井，所述排采直井與水平井水平段連通;對(duì)再次壓裂后的水平井以及排采直井進(jìn)行清洗，并在排采直井中設(shè)置排采設(shè)備，排采設(shè)備由井下到地面部分依次設(shè)有抽油栗、抽油管，抽油管內(nèi)設(shè)有抽油桿，地面設(shè)置的抽油機(jī)通過抽油桿驅(qū)動(dòng)抽油栗對(duì)排采直井內(nèi)的水進(jìn)行排采;抽油管地面端連接排水管，排采直井近地面端進(jìn)行密封，在排水管下方設(shè)有抽氣管，其中抽油管、排水管排水，抽氣管進(jìn)行煤層氣抽米； 排采直井地面端設(shè)有抽氣管、排水管，抽氣管上設(shè)有閥門m，排水管上設(shè)有閥門IV，打開閥門m、閥門IV，同時(shí)關(guān)閉閥門I和閥門π，由地面抽油機(jī)通過抽油桿帶動(dòng)抽油栗工作，對(duì)排采直井進(jìn)行排水并抽采煤層氣，記錄排采中單位時(shí)間煤層氣最大抽采量Q2; ?ο)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至出的20%以下時(shí)，關(guān)閉閥門m、閥門IV，打開閥門Π由注流管向水平井內(nèi)注入溫度為32?50°C、壓力為8?12MPa的超臨界C028~36小時(shí)，之后關(guān)閉地面上閥門Π，靜待12?48小時(shí)，之后再次打開閥門ΙΠ、閥門IV進(jìn)行煤層氣排采； 11)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)煤層氣抽采量下降至出的10%以下時(shí)，停止煤層氣抽采。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法，其特征在于:上部老空區(qū)的底板巖層破壞深度的確定，需要運(yùn)用現(xiàn)場實(shí)測(cè)、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)擬合公式、實(shí)驗(yàn)室數(shù)值模擬、相似模擬的方式中的任一種或者四種方法相結(jié)合來確定，確定破壞深度時(shí)取上述方法獲得的最小值作為參考值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法，其特征在于:所述水平井垂直段從老空區(qū)邊界煤柱中穿過，與邊界煤柱端部的水平距離為10?60米，水平井水平段垂深由底板破壞深度以及上部老空區(qū)與下部煤層之間的層間距離所決定，造斜段造斜點(diǎn)選取則由已確定的水平井水平段、水平井垂直段層位以及現(xiàn)場鉆井工藝決定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法，其特征在于:所述定向分段壓裂為套管限流壓裂、多級(jí)封隔器分段壓裂、定向水力噴射分段壓裂技術(shù)中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)同抽采刀柱式老空區(qū)及下煤層煤層氣的方法，其特征在于:所述排采直井從老空區(qū)另一側(cè)邊界煤柱中穿過，與邊界煤柱端部的水平距離為10?60米，施工垂深至下部煤層底板以下4?10米范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】E21F16/00GK106089290SQ201610446453
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】馮國瑞, 李振, 杜獻(xiàn)杰, 高強(qiáng), 張鈺亭, 戚庭野, 郭軍, 白錦文, 康立勛
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)