地面井抽采卸压瓦斯技术在新疆大倾角多煤组矿区的应用

针对新疆艾维尔沟矿区大倾角多煤组地表岩层移动与覆岩破坏特征,分析了大倾角多煤组地面井失稳机制,合理选择了地面井位置,优化了钻固井工艺及井身结构,并进行了适用性试验考察。试验工作面推过后井身结构稳定,套管基本未发生异常变形破坏,地面井抽采瓦斯持续稳定,可为新疆矿区大倾角多煤组地面井高效抽采瓦斯提供技术支撑及示范作用。     

煤矿区煤层气产业化发展现状与前景

总结了中国近年来煤矿区煤层气排放、抽采、利用现状及清洁发展机制(CDM)项目进展。由于中国煤层气地质条件具有板块构造复杂;煤体结构破坏严重,渗透率普遍偏低;储层非均质性强;高煤阶煤和低煤阶煤占主导等特殊性,决定了中国煤层气产业化发展必须走煤层气与煤炭协调开发的道路,且应实行煤层气地面开发与井下抽采相结合的煤层气资源开发利用。通过与美国对比,指出中国70%以上煤田不适合地面大规模煤层气开发,而应结合井下采矿工程进度,采取地面井下相结合,地面预采、采动开采和井下抽采多种方式进行开发。最后分析了煤矿区煤层气开发与地面煤层气开发相比具有的优势和面临的困难,指出在国家激励政策的推动下,随着国家科技重大专项关键技术的研发和示范工程验证推广,煤矿区煤层气产业化进程必将得以加快。     

煤矿区煤层气开发利用新技术现状及发展趋势

"十二五"以来,我国煤矿区煤层气开发利用技术取得了巨大的进步,虽然我国煤矿数量由近20 000对直线下降到了不足5 800对,但煤层气产量仍由2010年的88亿m~3提高到了2018年的184亿m~3,利用率亦提升了10%,科技对产业的贡献巨大;但是也出现了单井排采产量低、气源分散性高等新的问题。因此,全面梳理了近10 a煤矿区地面抽采技术装备、井下抽采技术装备和煤矿区高、低浓度煤层气利用技术装备的科技创新及应用效果等,阐述了煤矿区煤层气开发利用在三级瓦斯地质分析技术、碎软低渗煤层地面井分段压裂顶板技术、煤层群分层控压联合排采技术、采动区地面L型顶板水平井技术、井下千米定向长钻孔技术、碎软煤层井下护孔钻进技术、智能化钻机远控钻孔技术、井下水力化压裂/割缝增渗技术等煤层气抽采技术及其配套装备最新进展和中高浓度煤层气深冷液化、低浓度煤层气分级压缩提浓、超低浓度煤层气蓄热氧化利用等煤层气利用装备的最新进展及技术指标。在此基础上,针对我国目前面临的深部开采、西部煤炭资源开发及高强度集约化开采等新特点,分类整理了束缚煤层气产业发展的技术瓶颈和发展趋势,提出了煤炭开采与煤层气开发协同规划和联合开发的技术思路等。     

河南煤化集团煤层气(煤矿瓦斯)开发利用现状与展望

河南煤业化工集团所属煤矿煤层气资源丰富,煤层含气量高、含气饱和度高、资源丰度大,开发潜力巨大。所属高瓦斯矿区煤层具有低透气性、可压密性和易流变性的"三性"特征。2009年集团公司预计全年煤层气抽采量可突破1.2亿m3。今后必须积极开展区域性瓦斯治理工作,大幅度提高瓦斯抽采量,才能从根本上消除瓦斯威胁,保证矿井安全生产。     

成庄煤矿采空区煤层气地面井抽采试验

山西晋城矿区主采3#煤层,一般为大采高高强度回采,由此造成工作面瓦斯涌出量大、瓦斯治理压力大等问题。因此,利用采动卸压作用和采空区瓦斯抽采的运移规律,在成庄煤矿施工了采动区地面抽采试验井抽采本煤层采动影响区和采空区煤层气,并运用地面井逐级优化设计方法对试验井的布井位置、井型结构进行了优化。抽采试验结果表明:采空区瓦斯抽采浓度高达50%以上,有效地降低了工作面瓦斯治理压力,试验效果良好。     

煤矿采动区地面井瓦斯抽采技术

从煤与瓦斯共采角度阐述了充分利用煤矿井下煤层采动过程中的卸压增透影响,采用地面井抽采的方式提高瓦斯抽采效果,解决工作面瓦斯涌出超限难题的方法;进而从抽采效果评估、地面井布井、多井型地面井结构优化和地面安全抽采等方面论述了高效、安全的采动区瓦斯地面井抽采技术。该技术方法在晋城矿区寺河矿、成庄矿和岳城矿等进行了集成应用,使地面井成功率由原来的20%提高到了90%,抽采量由原来的约500 m3/d提高到了10 000 m3/d以上。     

煤矿区煤层气开发技术现状及发展

在系统研究国内外煤矿区煤层气开发技术现状的基础上,结合我国煤矿煤层气储存及涌出特征,运用现代油气田开发以及煤矿煤层气开发的最新理论与研究成果,在中石油采气采煤创新合作模式的基础上,提出在煤矿废弃矿井/永久采空区采用丛式井钻井技术进行地面间歇式负压抽采,在煤矿采动影响区采用定向长水平钻井技术进行负压抽采煤层裂隙带,实现"一井两用",提高煤层气开发效果,同时降低开采成本;在煤矿开采规划区利用远端对接"U"型井,实现规划阶段抽采煤层、采动阶段二次完井抽采裂隙带、在采空区阶段进行间歇式抽采,实现"一井三用",提高煤层气开发效果。     

我国煤矿区煤层气开发利用技术现状及展望

总结了"十二五"以来我国煤矿区煤层气开发利用在基础理论、技术装备、工程示范等方面取得的最新进展,分析了现阶段我国煤矿区煤层气开发利用在资源条件、抽采效果、利用水平等方面的现状和问题,指出煤矿区煤层气开发利用要走出一条"协调开发、提质上产、梯级利用"的道路,实现煤层气与煤炭一体化协调开发,能抽尽抽,能用尽用。为此,针对性提出了"十三五"期间将在碎软煤层强化抽采、低浓度煤层气高效集输利用、煤矿区煤层气开发利用专用装备等方面的技术装备需求和发展方向。     

煤矿区煤层气地面井抽采技术适用性评价

在地面钻井过程中,由于准备工作不充分,对区域客观条件考察不明确等问题导致井身损毁或产能不达标的情况时有发生,为解决这一问题,对影响煤矿区煤层气地面井抽采技术适用性的因素进行了深入分析,得出其主要影响因素为：煤层气可采资源量(煤层厚度、含气面积、含气量),水文、地质条件(水动力条件、地质构造条件),井眼稳定性(煤体结构、地应力、化学因素),以及地形地貌特征。建立了以层次分析法+模糊综合评判法为基础的煤层气地面井适用性评价指标体系,并以寺河煤矿为例,对影响地面井抽采技术适用性的主要因素进行评判,实例验证了此种方法的可靠性,可为煤层气井上下联合抽采技术的适用性研究提供参考。     

新疆阜康煤矿区煤层气资源勘探前景与开发

通过对阜康煤矿区构造、煤层、煤岩煤储层特征及影响煤层气赋存规律的地质因素的分析,阐明了煤层气开发的有利条件和不利因素,目前最有利的开发区块是大黄山-白杨河区段.煤矿区煤层主要为长焰煤、气煤,煤层多而厚,其含气量较好,舍气饱和度高,渗透性相对较高,具有良好的资源勘探前景.并进一步提出了采煤采气一体化开采模式较适合当前煤矿区实际情况.     

煤矿采动影响区瓦斯地面井抽采试验研究

针对寺河煤矿煤层瓦斯含量高、吸附能力强、瓦斯抽采利用技术相对薄弱等问题,提出工作面采动影响区瓦斯地面井抽采技术方案,并在寺河煤矿W2301工作面进行试验.地面井抽采期间,70d内累计抽采瓦斯约33.7万m3,平均抽采能力4m3/min,气体浓度约40％,工作面瓦斯浓度平均降低26.5％,工作面平均排风量降低至16.4m...     

多重采动下大倾角上覆煤岩移动及地面井变形规律

地面井在煤层开采引起的采动作用下极易发生变形直至失稳破坏,这也是制约采动卸压区地面井瓦斯抽采技术应用的关键性问题。以新疆1930煤矿大倾角煤层群开采为背景,开展了大倾角煤层群开采下地面井变形的相似模拟试验,通过监测覆岩移动、煤层应力变化、地面井管道不同位置的轴向与环向变形,揭示了大倾角煤层群采动下地面井变形规律,研究表明：首先地面井在采动过程中处于剪切、挤压、拉伸的复合应力状态,但由于煤岩层倾角的存在,环向的剪切变形大多时间大于轴向的拉伸变形,即地面井受到的剪切作用占主导地位,同时采动过程中,地面井环向的剪切变形与轴向伸缩变形存在一定的负相关关系,在一定程度上说明地面井所受的剪切作用和拉压作用存在相互制约的关系;其次地面井轴向变形规律整体呈现增大趋势,但过程中出现拉缩交替的现象,与近水平煤层重复采动时的一直增大存在较大差异,而环向的剪切变形的变化趋势则与近水平煤层重复采动时较为相似,出现了反复错动的特点,但最终剪切位移的方向始终为煤层的倾斜方向;最后研究也发现在主关键层上部地面井变形规律整体呈现“增大—减小”反复三次交替,在主关键层及下部呈现“增大—减小”反复四次交替。研究成果可以为大...     

我国煤矿区煤层气开发利用技术进展

针对我国煤层气资源丰富但开发难度较大的实际情况,国家通过加大科技创新重视程度和投入力度,取得了一系列突破性进展,对煤矿区煤层气开发利用中的基础理论、关键技术、重大装备、集输利用、开发模式等方面取得的新进展进行了总结,同时剖析了煤矿区煤层气开发利用面临的问题,并提出了煤矿区煤层气开发利用技术的发展方向,以期为煤矿区煤层气高效开发利用提供参考.     

晋城矿区采动区煤层气地面井抽采技术试验

在晋城市成庄矿区4308工作面进行了采动区煤层气地面井抽采试验,针对试验点地质特点,设计出试验井井身结构,分析了钻井在工作面推过前后的抽采数据,并先后4次对套管变形情况进行了考察。试验发现,地面井抽采纯流量最高达8 m3/min,但是如何保证套管的稳定性是需要解决的关键问题。     

煤矿区地面直井与井下水平孔联合开发煤层气技术

开发利用煤矿区煤层气具有经济、安全和环保三重效益。提出了一种地面直井和井下水平孔联合开发煤层气的技术方法,详细介绍了其技术原理,抽采通道的构成、关键施工技术和抽采工艺,分析了地面直井与井下水平孔联合开发煤层气的潜在技术优势。基于理论研究,在晋城寺河井田进行了现场试验,实施了井下钻孔控制排水,地面直井无动力采气的联合开发工艺,试验结果证明了该技术方法原理的可行性。     

煤矿采动区地面井瓦斯抽采技术及其应用前景分析

针对我国煤层松软、低渗、抽采困难的问题,提出了充分利用煤层采动卸压效应强化抽采煤层解吸瓦斯和工作面涌出瓦斯的采动区地面井抽采技术。从资源评价、井型设计、地面布井、局部防护、安全抽采控制等关键技术和成套技术的应用效果及发展前景等方面对煤矿采动区瓦斯地面井抽采技术在瓦斯治理方面的应用进行了深入分析,指出煤矿采动区地面井抽采瓦斯技术是进行煤矿区瓦斯灾害综合治理的一条有效途径;提出了进行煤矿区煤层气规模化开发、有效治理井下瓦斯灾害的合理化建议:地面井布井应偏向工作面回风巷侧,井型结构应充分发挥采场裂隙带的作用。     

我国煤矿区煤层气井上下联合抽采研究进展

煤矿区井上下联合抽采是煤层气开发的重要形式。首先,介绍了井上下联合抽采的技术内涵和实现方式,分析了井上下联合抽采发展现状及存在的问题,包括煤层气井上下开发方式和施工技术的联合,施工技术的联合又分为条带式井上下联合、地面井与井下长钻孔连通压裂联合、立体压裂联合、顶板压裂联合、井/孔对接联合。随后,针对煤层气井上下联合抽采需求及存在的问题,研究了地面直井与井下近水平钻孔联合抽采煤层气技术,实现了抽采通道和抽采工艺的联合。最后,对井上下联合抽采技术发展进行了展望。     

煤矿采动区地面井逐级优化设计方法

为进一步优化煤矿采动区地面井设计方法,对地面井的类型及特点进行了深入分析,将煤矿采动区地面井抽采技术细分为邻近层采动发展区地面井抽采、本煤层采动发展区地面井抽采和采动稳定区地面井抽采3种类型;确定了抽采资源评估、布井位置优选、井型结构优化、高危位置防护、地面安全抽采等5项核心技术,提出了不同类型采动区地面井的逐级优化设计方法。将系统化的技术方法应用在了山西晋煤集团成庄煤矿5310工作面采动区CD-01井的优化设计和抽采工程中,获得了连续抽采、抽采体积分数50%以上的良好抽采效果,证明了逐级优化设计方法及技术的适用性。     

深部煤层采动区卸压煤层气地面钻井抽采特性

提出并利用地面钻井孔隙流体压力试验方法对煤层群采动区裂隙发育规律进行研究,并利用地面钻井抽采煤层气试验对此方法进行了验证。研究结果表明,在高度方向上,回采煤层顶板7~43 m范围处于导水裂隙带范围内;底板18 m左右,处于底板裂隙带内;在工作面推进方向上,裂隙在工作面后方120 m处充分发育,120 m以后裂隙逐渐被压实;地面钻井煤层气抽采纯量先后经历了抽采量下降区、上升区、相对稳定区以及衰减区4个过程,在工作面后方120~130m左右位置处抽采量达到最大值,与裂隙发育规律试验完全吻合。     

浅析阜康煤矿区煤层气勘探开发

结合阜康煤矿区具体情况,就煤层气资源勘探、采煤采气一体化、开发关键技术、市场分析和煤层气利用、投资资金来源和国家政策以及充分利用清洁发展机制(CDM)等作了简要分析.