美国瓦斯研究总结——第七章 小直径垂直钻孔抽放甲烷

<正> 前言使用小直径钻孔可以开发煤层瓦斯资源,或排放煤层甲烷以改善井下生产的安全条件。采用这项技术,把小直径垂直钻孔打入煤层,当钻孔内积水排除后,甲烷从煤层流出。由于煤层的透气性比较低,     

在后退式长壁工作面采用穿层钻孔抽放瓦斯

<正>在后退式长壁开采作业中,只要条件允许,可用穿层钻孔代替地面垂直钻孔抽放采空区瓦斯.这是西弗吉尼亚北部开采匹兹堡煤层的一个煤矿与美国矿业局签订合同进行的研究项目.这项研究首次将这一技术用于匹兹堡煤层.从后退式长壁采区的平巷向采区上方打14个小直径斜钻孔,贯穿上覆煤层.所有钻孔均与瓦斯抽放管连接,由地面的瓦斯泵将采空区瓦斯抽出.在各个不同的长壁盘区开采阶段,穿层钻孔的瓦斯抽放率分别为7%至18%,而地面垂直钻孔的瓦斯抽放率是20%.穿层钻孔瓦斯抽放率低的原因是由于钻孔周围有裂隙,产生泄漏现象.     

煤层气井地面压裂和井下长钻孔联合抽采技术研究

晋城矿区煤层含气量高、渗透率低,单一的地面或井下抽采效果不理想,为使煤矿安全开采,须结合井下长钻孔部署的局部范围卸压增渗的瓦斯预抽技术,使煤层渗透性得到成倍提高。采用微地震法及电位法等人工裂缝监测技术,对试验井压裂的裂缝形态和有效半径进行了评价,以试验区百米钻孔瓦斯流量、瓦斯浓度等相关参数作为考察对象,分析研究了地面压裂与井下长钻孔施工的时空衔接关系。研究结果表明:试验区地面井压裂影响范围呈椭圆区间,长半轴为120～150 m,短半轴为50～80 m,裂缝形态以水平裂缝为主;压裂影响区内百米钻孔瓦斯流量是压裂区外的1.33～17.50倍,瓦斯体积分数平均提高了35%;地面压裂与井下抽采衔接越紧密抽采效果越好,地面压裂施工后优先施工稳定性较好的煤层顶板钻孔,待压裂裂缝与煤体达到新的动态平衡后再施工顺煤层钻孔;综合考虑抽采效果及井下安全,压裂井井底与已掘巷道、已施工钻孔距离150～200 m为宜。     

北龙凤地面钻孔水力压裂预排本煤层瓦斯

我国从1971年引进水力压裂技术起,先后在山西阳泉、湖南里王庙等煤矿对煤层进行水力压裂预排煤层瓦斯,取得了初步效果。抚顺北龙凤地面钻孔水力压裂预排煤层瓦斯,是在总结上述两矿经验的基础上在辽河油田石油勘探局大力支持下与抚顺矿务局共同完成的。从1975年初到1976年9月完成了地面钻孔施工和水力压裂工艺。从1976年10月到1985年末,三个地面钻孔共预排瓦斯1600km~3。井下-400水平受压裂影响的三个回采工作面,从1984年3月到1987年6月进行回采,共涌出瓦斯8400km~3。其中地面4~#压裂钻孔经过9年预排瓦斯,排放率、排放半径分别达到38.76%和68m。取得较好效果。到目前为止我国煤矿共有四个矿井进行了地面钻孔水力压裂预排煤层瓦斯。初步规律是:煤层层理发达、硬度适中、透气性较好的煤层,经压裂后效果较好。     

地面多分支水平钻井与井下钻孔对接预抽瓦斯技术

针对现有的地面水平定向钻井开采煤层气及煤矿井下钻孔预抽煤层瓦斯受时间和空间限制的问题,提出了地面多分支水平钻井和井下钻孔对接预抽瓦斯技术,并在沙曲煤矿24307工作面对多分支水平钻井对接井下钻孔进行应用研究,对接后,瓦斯抽采钻孔XC01的产气量达6 000~7 000m2/d,瓦斯体积分数达95%;XC02的产气量基本稳定在12 000 m3/d左右,平均瓦斯体积分数达到了91.05%;大幅提高了单井产气量和瓦斯抽采效率。     

对长钻孔进行煤层瓦斯排放的评价

<正>一、引言 近十年来,由于煤和瓦斯突出及大量的瓦斯涌入工作面,越来越多的矿井在生产和安全上受到影响。通过煤层钻孔预排煤层瓦斯已被证明是减少瓦斯涌出和降低突出事故的有效方法。在煤层内打长排放钻孔(孔长200米以上)预排瓦斯可降低瓦斯排放成本。澳大利亚煤层为近水平厚煤层,根据美国和南非的经验,在澳大利亚进行长钻孔瓦斯排放是可行的。     

美国煤矿抽放瓦斯简介

<正> 一、地面垂直钻孔预抽煤层瓦斯1950年美国就在东部匹兹堡煤层进行了地面垂直钻孔预抽煤层瓦斯的试验。图1是20个地面钻孔(孔间距为450米)总瓦斯流     

煤矿瓦斯抽采定向长钻孔高效成孔工艺研究

通过对国内外煤矿井下瓦斯钻孔技术现状的分析,介绍一种本煤层近水平定向长钻孔施工装备和技术,并通过实例将本煤层定向长钻孔和本煤层普通直钻孔的瓦斯抽采效果进行对比,得出定向长钻孔的潜在优势。同时,指出我国煤矿井下近水平定向长钻孔施工中普遍存在的影响钻孔钻进效率及深度的问题,为了解决这些问题,提出了一种定向长钻孔施工工艺技术及其关键的开分支技术,最后通过现场试验验证了其有效性。     

我国煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工装备与技术

在回顾我国煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工技术发展的基础上,总结了现阶段煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工装备的现状及适用条件,分别介绍了各种钻孔施工技术的原理、技术特点及应用情况,分析总结了我国煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工装备和技术发展所面临的问题是如何实现水平长钻孔的准确定向,进一步延长钻孔的有效抽放段距离和有效抽采时间;如何提高松软突出煤层钻孔深度和有效成孔率,并提出未来发展趋势是履带一体化和随钻测量定向钻进技术和装备;松软突出煤层的瓦斯抽采关键技术及其装备;研制开发安全、可靠、有效的远程控制钻机及绿色产品设计思想.     

瓦斯区域治理新方法探索与实践

因煤与瓦斯突出矿井区域面临各种各样的局限。华晋焦煤有限责任公司沙曲一矿根据矿井煤层赋存条件,研究出了一种先以地面水平定向井施工至井下目标煤层,再从井下与地面水平定向井在煤层中的钻孔进行对接的瓦斯区域治理新方法。此方法可以利用矿井现有的瓦斯抽采利用系统从井下进行抽采,在可达到区域预抽目的的同时,还可以减少抽采利用的投资。这种地面水平定向井钻孔与井下抽采系统对接的区域瓦斯抽采新方法,发挥地面水平井与井下区域方法的优势、弥补其劣势,极大地提高了煤矿瓦斯的抽采效率。     

煤层气地面井压裂-井下长钻孔抽采技术效果分析

针对单一地面井或井下钻孔抽采瓦斯效果不理想的问题,提出了在地面井煤层压裂增渗的同时,结合井下长钻孔部署的局部范围卸压增渗的方法,使煤层渗透性得到双重提高,进而取得较好的抽采效果。评价了人工裂缝监测技术对地面井煤层压裂的裂缝形态和有效半径,考察了试验区瓦斯含量、百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采量及浓度等相关参数。结果表明:地面井压裂影响范围呈椭圆区间,长半轴一般为70~100 m,短半轴20~30 m;压裂影响区瓦斯抽采量及浓度明显提高,但随着时间的推移压裂效果逐渐降低。     

煤矿区钻探技术装备新进展与展望

我国煤层气资源非常丰富。在煤矿区,煤层气(瓦斯)开发具有增加洁净能源供给、提高煤矿安全生产保障能力、减少温室气体排放等多重效益。地面钻井开发与井下钻孔抽采是煤矿区煤层气(瓦斯)开发的基本途径,同时也是煤矿区应急救援的主要手段。本文介绍了煤矿区地面煤层气开发新技术装备,大直径钻孔施工技术与装备及井下中硬、松软煤层和岩层瓦斯抽采钻孔成孔技术与装备。在此基础上分析了在新形势下煤矿区煤层气(瓦斯)抽采钻孔成孔技术和装备发展需求,为我国煤矿区煤层气(瓦斯)钻孔成孔提供借鉴。     

综合抽采防治煤与瓦斯突出技术的应用探索

本文介绍晋城煤业集团寺河矿西区、北区试验利用地面钻井斟探抽采、井下顺煤层长钻孔区域性勘探抽采、掘进工作面短钻孔抽采和采煤工作面顺槽钻孔抽采的综合抽采技术,从而有效降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力,遏制高瓦斯矿井有突出危险倾向性煤层向突出发展的趋势,对于保证矿井的安全开采具有重要作用。     

超短半径水平孔钻具及导向器的应用研究

高压水射流径向水平孔钻进技术是水平孔施工技术之一,它是在垂直瓦斯抽放或煤层气勘探钻孔布置机械或水力扩孔装置,对准选定的煤层部位进行扩孔。扩孔后下入特制的转向工具在300 mm的曲率半径内实现由垂直转向水平。该技术可以使用同一垂直钻孔,在不同煤层内完成多个水平钻孔。这些径向水平钻孔的形成,沟通了新的瓦斯流动通道,从而大幅度提高瓦斯抽放效率。     

地面钻孔抽放瓦斯

我国煤矿的抽放瓦斯工作,大致是从1949年在抚顺煤田开始的。经过近30年的努力,抽放瓦斯工作有了较大的发展和提高。瓦斯抽放技术从透气性较好的本煤层预抽发展到邻近层卸压抽放;从一般的打钻预抽瓦斯发展到采用水力压裂、水力割缝措施来提高煤层瓦斯抽放效率;从井下巷道和井下钻孔抽放瓦斯发展到地面钻孔抽放瓦斯。就是说,抽放瓦斯的工艺技术水平在不断地发展和提高。抽放瓦斯效率也有所增加。     

煤矿井下近水平定向钻技术研究与应用

为了提高煤矿井下瓦斯抽采孔的钻孔深度和瓦斯抽采效果,采用煤矿井下近水平定向钻技术在煤层施工近水平长钻孔、多分支孔。系统介绍了该定向钻技术及不同煤层条件下成孔方法,然后根据定向钻孔在煤层施工特点,分析在煤层施工近水平定向钻孔所面临地质条件复杂、钻孔轨迹难控制、钻孔事故复杂等技术难点,总结现场施工经验,形成一套适合定向钻孔施工的常用钻具组合、施工流程、钻孔轨迹控制等工艺方法。该定向钻技术在杜儿坪煤矿、双柳煤矿的成功应用说明其满足最大孔深大于500 m和煤层钻遇率大于90%的瓦斯抽采孔施工要求。     

美国瓦斯研究总结

<正> 前言采掘工作进入完整煤体时常常遇见瓦斯问题,矿业局作了两个示范试验,提前3～5年先把风井打到煤层,用它有效的预抽煤层瓦斯。从井底打水平长孔使生产工作面甲烷大为减少。水平长孔是在联邦二号矿立井底打进煤层的,它使井下西一区生产中的甲烷涌出减少50%.一般而言,水平钻孔越长,从煤层中排出的瓦斯量越大。水平钻孔的瓦斯量平均为每英尺钻孔100～200ft~3/d。影响水     

美国煤矿抽放瓦斯简介(续)

<正> 拐弯钻孔抽瓦斯是把成本较低的地面小直径垂直钻孔和有效抽放瓦斯的煤层水平钻孔相结合的一种抽瓦斯方法。美国矿业局打定向拐弯钻的第一次试验是在西弗吉尼亚州的匹兹堡煤层进行的。如     

煤层气抽采地面压裂与井下钻孔衔接时空关系研究

基于晋城矿区所采用“三区”联动抽采模式,结合生产区地面压裂作业与井下钻孔抽采在时间和空间上衔接相对紧密交叉影响大的特点,提出了生产区地面压裂与井下钻孔抽采两种时间衔接模式,即“压裂前后布置井下抽采钻孔”和“井下钻孔滞后地面压裂布置”。通过微地震法和井下钻孔揭露法研究,得出煤层中的裂缝主要为北东向开度较小的水平裂缝,裂缝长158~203 m。根据裂缝展布规律,设计了2种模式的压裂考察方案,通过工程实践,初步确定了地面压裂作业与井下抽采钻孔合理的时间衔接关系,在地面压裂前后布置钻孔抽采,对目标煤层的增透、减小煤层瓦斯异常涌出和煤与瓦斯突出危险性等方面效果明显,井下钻孔滞后地面压裂3个月以内施工,联合抽采效果显著。     

采用长水平钻孔预抽煤层瓦斯

<正> 一、前言打煤层水平钻孔是一项较新的技术。美国有记录的最早煤层瓦斯抽放孔于1958年在团结煤炭公司的汉弗莱矿打成。斯平德勒(Spindler)和庞德斯通多年从事垂直和水平瓦斯钻孔的试验,并在1960年得出这样的结论:矿井采前打水平孔抽放瓦斯是瓦斯抽放中最有发展前途的一种方法,但其能否有效而广泛得以应用还要取决于长水平孔的打孔能力(300～600米)和合理而精确的定