赵庄矿1307底抽巷钻孔注气置换深化促抽试验研究

针对赵庄矿1307工作面煤层松软低透气性、瓦斯抽采难的问题,尝试在底抽巷穿层钻孔中采用钻孔注气置换促抽的方法,合理布置了注气孔和抽放孔,并对煤层注气效果进行了测试,最终得出注气促抽试验是可行的,提高了煤层瓦斯抽采效果,从而保障1307工作面安全高效回采。     

我国注气驱替煤层瓦斯技术应用现状与展望

注气驱替煤层瓦斯技术的应用可以显著提高煤层瓦斯采收率,并具有环保性。基于国内外注气驱替煤层瓦斯发展状况及主要机理,从注气位置(地面和地下)、注气模式(自然涌出、负压抽采、只注不抽、边注边抽和间歇注气等)和注入气体种类(纯CO_2、纯N_2和混合气体等)等三个方面对比分析了我国注气驱替煤层瓦斯技术的应用现状。最后,结合注气驱替煤层瓦斯现阶段的发展现状,从低煤阶煤层气注气技术、多储层联合开采注气技术、深部煤层气注气技术、新型气体注气技术和多措施联合注气技术等五个方面对注气驱替煤层瓦斯技术进行了展望。     

小庄煤矿液态二氧化碳驱替技术研究与应用

煤层瓦斯抽采效率不足是高瓦斯及突出矿井采掘接续困难和瓦斯事故频发的主要原因,为了提高煤层采前瓦斯预抽效率,降低矿井瓦斯灾害治理成本,基于液态二氧化碳对煤层进行低温致裂增透和对煤层瓦斯进行相变交换置换驱替的两方面影响,针对彬长小庄煤矿低透气性、瓦斯难以抽采的问题,以40205工作面为研究对象,通过对其进行液态二氧化碳驱替煤层气技术深入分析和工程应用,分析了现场抽采效果。现场应用表明,驱替后的钻孔内瓦斯浓度平均增加1.425倍,纯量平均增加1.33倍,瓦斯抽采效率明显提升。该结果初步证实了液态二氧化碳驱替技术的适用性,为煤矿瓦斯抽采提供了一定的技术支撑。     

可控冲击波煤层增透与注气驱替瓦斯治理

针对杜儿坪矿北三8号煤层透气性及煤层瓦斯的渗流速度低的问题,在杜儿坪煤矿北一胶带机大巷后部实施可控冲击波技术与注气驱替联合抽采技术。该技术主要利用气体的驱动作用和置换作用,促进瓦斯的解吸扩散,提高瓦斯采收速率。通过可控冲击波对煤层增透以后,可显著改善煤层渗透性能,注入高压气体提高了煤层能量,加快了煤层瓦斯的渗流速度,进一步促进瓦斯的解吸扩散,缩短了瓦斯采收时间,有利于矿山瓦斯治理。提前完成对目标区域的瓦斯抽采,能保证矿井抽采达标及正常生产接续,进一步降低生产成本,保障矿井生产安全,为杜儿坪煤矿的瓦斯治理探寻新的技术途径。     

低渗透煤层注水驱替促抽治理瓦斯技术

为解决单一低渗透煤层存在瓦斯抽采技术难度大、抽采成本高等问题,以夏店煤矿3116工作面低渗透3^#煤层瓦斯抽采为工程背景,研究提出了高压注水驱替促抽治理瓦斯技术。钻孔采用注-抽钻孔间隔布置,利用高压水对煤层瓦斯的驱替作用和水对瓦斯的置换解吸作用,达到提高相邻抽采孔的瓦斯浓度和瓦斯流量的目的。     

抽采衰竭期注气增压强采欠压瓦斯技术研究

瓦斯强化抽采技术是局部瓦斯治理的有效措施,为提高抽采衰竭期工作面的瓦斯抽采效果,基于流体力学理论分析了抽采衰竭期瓦斯抽采量下降原因,提出了抽采衰竭期注气增压强采欠压瓦斯技术,分析了技术作用机理、理论模型并开展了相关现场试验。研究结果表明:随着抽采过程中瓦斯压力的逐步降低,煤层瓦斯进入欠压状态,流动的驱动力不足,抽采进入衰竭期;注气增压强采技术具有"促流"、"增透"和"置换"的三重效果;推导了注气强采二元气体对流数学模型,以模型为基础进行了定量化注气强采效果数值计算;澳大利亚Sydney Basin的现场试验表明:注气强采能够迅速提升抽采瓦斯混合量与纯量,注气期间瓦斯含量减少量为5.28 m3/t,降幅73.90%,常规抽采期间瓦斯含量减少量为2.93 m3/t,降幅39.1%。结果表明,与常规抽采相比较,注气强采能更有效提高煤层瓦斯抽采效果,实现欠压煤层的快速强采,减少了煤炭开采过程中的煤与瓦斯突出危险性及瓦斯异常涌出可能性。     

单一低渗透煤层注水促抽瓦斯效果评价及其应用

为确定合理的煤层注水促抽钻孔注水参数,提高单一低渗透煤层瓦斯抽采效果。对煤层注水促抽瓦斯难易程度进行可拓综合评价,经计算:可拓评价变量特征值为2.65,3#煤层注水促抽瓦斯偏难,注水促抽时需采取相关措施。提出“一注一抽”的注水孔-抽采孔间隔布置实施间歇性高压煤层注水促抽技术,钻孔布置间距5 m,注水压力8 MPa。经试验抽采结果:注水期间,煤层注水促抽以水驱瓦斯作用为主,注水停止后,以水置换解吸瓦斯作用为主,常村煤矿注水驱替促抽瓦斯持续周期为12 d左右,煤层注水后,瓦斯含量、解吸量、初始瓦斯解吸速度均明显降低,煤层注水促抽瓦斯取得较好的效果。     

我国煤层瓦斯抽采新添一种技术方法

近日,宁夏煤田地质局与华晋煤层气综合利用有限责任公司联合申报的"一种抽采煤层瓦斯的方法"获国家发明专利,为我国煤层瓦斯治理新添一种技术方法。该发明是一种适用于煤矿对煤层瓦斯进行预抽采的方法,主要是解决现有抽采煤层瓦斯方法存在抽采效率低的技术难题。技术方案是:首先在煤矿     

中国煤矿井下规模化抽采煤层气技术模式及适应条件研究

我国煤层气储层条件具有"三低一高"的特点,地面井抽采和井下抽采两者相互结合,取长补短是我国煤层气规模化开发的必由之路。本文通过对山西晋城、安徽两淮、重庆松藻3个示范矿区井下采煤和采气工程相互关系的研究,得出了煤矿井下规模化抽采煤层气技术模式划分方法和依据为煤层渗透率、煤层赋存条件和煤层开采顺序;煤矿井下采煤与采气工程相互衔接的关键节点为是否消除了煤层的煤与瓦斯突出危险性、是否实现了煤层瓦斯抽采达标和是否能避免工作面上隅角瓦斯超限;基于对煤矿井下规模化抽采煤层气技术模式和采煤-采气工程时空衔接关系的研究成果,结合各示范矿区井下煤层气抽采技术的应用现状,构建了3种典型模式对应的技术体系框架;从煤层条件、瓦斯条件和地质条件3个方面建立了典型井下规模化抽采煤层气技术的适应条件。最后,结合我国煤矿安全生产实际,提出了煤矿井下规模化抽采煤层气存在的技术瓶颈及新设想。     

“三软”煤层水力冲孔配合注气强化瓦斯抽采试验研究

针对大平煤矿"三软"煤层水力冲孔技术措施下,后期钻孔瓦斯抽采效率低的情况,提出了用水力冲孔配合注气强化瓦斯抽采技术。并在大平煤矿21161底抽巷进行了试验,实验结果表明,注气后瓦斯产量明显高于注气前水平,试验效果显著。     

煤层注氮驱替甲烷促排瓦斯的试验研究

〖HT5H〗摘〓要：〖HT5K〗实验室研究了山西阳泉无烟煤在30 ℃恒温下注入N2对吸附平衡煤样中CH4的竞争吸附解吸特性,结果表明混合压力高于225 MPa后,CH4吸附量开始下降。在阳泉煤业集团石港矿业公司井下进行了煤层注氮驱替甲烷促排瓦斯的试验研究,结果表明,注氮16 h后距离2 m以内的钻孔自然排放纯瓦斯流量提高了2倍以上,煤体解吸气体中CH4浓度由9729%减小到7966%,氮气浓度由080%增加到1319%,煤层瓦斯含量由977 cm3/g减少到868 cm3/g,起到了预排瓦斯的效果。     

煤层气井水力压裂液氮伴注与CO2驱替技术研究

在我国煤层气的开发中普遍面临煤层具有的低压、低渗、低饱和度等自然属性问题,针对此问题,提出利用液态气体伴注辅助水力压裂改造煤层技术。文章阐述了液氮伴注技术提高煤层临界解吸压力机理和CO2驱替煤层甲烷机理,结合芦岭煤矿地面煤层气工业试验,进行了液氮伴注辅助水利压裂、液态CO2驱替煤层甲烷试验以及效果分析。结果表明:注入液氮后氮气分子会挤占煤层甲烷分子的空间,为甲烷气体提供外部能量,同时能够降低煤层甲烷分子分压,提高其临界解吸压力,促使煤层更快的解吸出甲烷气体,提高产气量,试验2号井,达到产气峰值3145.2m^3/d仅用190d,稳产期平均产气量为1400m^3/d;CO2具有的强吸附性能够与吸附态煤层甲烷发生置换作用,促使煤层甲烷更快的由吸附态变为游离态,实现煤层甲烷大量解吸的效果,同时CO2在等压条件下还能够降低游离甲烷分压,进一步提高产气量,试验3号井,实际/理论临界解吸压力比值为3.29,达到产气峰值3351.9m^3/d仅用了124d,稳产期平均产气量为800m^3/d。对比可知:液氮伴注技术优势明显,且在后续煤矿工作面回采过程中无新的CO2突出风险。     

碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采模式

碎软低渗煤层的煤层气高效抽采一直是制约我国煤层气产业化发展和煤矿瓦斯灾害防治的技术瓶颈。以安徽淮北矿区芦岭煤矿8号碎软低渗煤层为研究对象,通过开展现场调研、分析测试、理论分析、水力压裂物理模拟和数值模拟等工作,提出了碎软低渗煤层的煤层气顶板岩层水平井分段压裂高效抽采模式,揭示了该模式下水力压裂裂缝的扩展延伸规律及控制机理,构建了该模式实施的主要工艺流程。研究结果表明:顶板岩层相对脆性、裂缝扩展压力较高,碎软煤层相对塑性、裂缝扩展压力低。在顶板岩层水平井进行套管射孔和水力压裂,顶板岩层中产生的压裂裂缝,在垂向上向下扩展伸延并穿入碎软煤层;同时在水平方向上也快速扩展延伸,由此产生的牵引作用撕裂下部碎软煤层形成较长的压裂裂缝。数值模拟结果显示,在给定的压裂施工参数条件下,顶板岩层中压裂在碎软煤层中形成的压裂裂缝长度,是直接在碎软煤层中压裂形成的压裂裂缝长度的6.7倍。碎软煤层和顶板岩层中形成的这些压裂裂缝在后续加砂压裂过程中被充填,成为煤层气从下部煤层向顶板岩层水平井运移的导流通道。显然,采用这种抽采模式,碎软低渗煤层可以获得良好的压裂改造效果。研究成果应用于淮北矿区芦岭煤矿煤层气顶板岩层水平井抽采示范工程,取得了很好的产气效果,水平井单井曾连续3,6,12个月平均日产气量分别为10 358,9 039,7 921 m3,截至2017-11-16,已累计产气500万m3,日产气量仍在3 200 m3以上,创造了我国碎软低渗煤层的煤层气水平井气产量的新记录。     

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。     

魏家地煤矿瓦斯地质规律及突出危险性研究

通过对魏家地煤矿地质构造、煤层顶底板岩性、煤的变质程度及煤岩组分、煤层厚度及结构、煤层埋藏深度等分析研究,总结了瓦斯赋存的规律,同时也对煤与瓦斯突出危险性进行了分析研究,这一成果可以对今后矿井瓦斯防治乃至煤层气的抽采利用提供技术依据。     

基于地质分析和数值模拟的煤矿区煤层气规模开发可行性研究——以官寨井田为例

为了研究煤矿区煤层气规模开发的可行性,指导该技术在煤矿区煤层气资源开发以及瓦斯治理方面的应用,文章首先以地质条件分析为基础,对官寨矿区的煤层气资源进行了评价,结果显示井田内煤层气地质条件和储层条件均相对优越,不仅煤层气储量丰富,而且气成分以CH-4为主。然后利用储层模拟软件对单井产气量进行预测,结果显示气井产量较高,连续排采15年单井平均气产量为932.00 m3/d,4号和9号煤层瓦斯含量下降33.93%和33.33%。综合分析认为官寨井田煤层气规模开发具有较好的开发潜力和安全效益。所以将地质条件分析、资源潜力评价与产能预测相结合,是一套实用性较强的煤矿区煤层气规模开发可行性研究方法。     

天荣矿二2煤储层物性及特征

煤储层物性及特征是煤层气地质理论的重要内容,加强其研究对提高煤层气勘探开发成效至关重要。基于天荣矿地质、煤层气勘探及相关测试等资料,采用地质与煤层气地质理论对该矿二₂煤储层物性及特征进行了研究。结果表明:天荣矿二₂煤层物理性质良好,生烃物质丰富;煤层含煤性、稳定性、可采性好,煤层气含量和纯度高,可为煤层气开发提供良好对象和气源条件;煤变质程度高,煤中裂隙相对发育,但其渗透性整体较差,渗透率分异显著且普遍低下;煤储层能量较强且分异显著,煤储层压力状态为欠压—超压型,并以正常—超压煤储层压力状态为主,有利于煤层气高产富集。     

软硬煤复合的煤层气水平井分段压裂技术及应用

针对软硬煤复合煤层的煤层气抽采效率低、煤层纵向剖面上抽采不均衡等问题,为了实现大面积快速、整体高效抽采煤层气,以沁水盆地赵庄井田3号煤层为例,对软硬煤分层特征进行精细评价,优化了软硬煤复合煤层中的局部硬煤段,研究了硬煤层中不固井水平井分段压裂开发煤层气技术方法,在对水平井压裂裂缝扩展规律研究的基础上,研究了分段压裂水平井开发煤层气技术对策。研究结果表明:3号煤层软硬煤结构分层明显,软硬煤存在明显的自然伽马和电阻率测井响应特征;硬煤层中水平井压裂能形成一条复杂不规则的垂直裂缝,裂缝易于沿脆性较强的顶板岩层扩展延伸,裂缝能够扩展延伸进入软煤层,提高软硬煤的压裂增产效果;硬煤层中水平井位置和压裂施工排量是影响裂缝扩展效果的两个因素,压裂施工排量影响程度较大、水平井位置影响程度较小。针对这一特点,进一步研究了硬煤层中不固井水平井分段压裂开发煤层气4个关键技术:①水平井射孔、压裂段优选工艺技术;②油管拖动大排量水力喷射防窜流工艺技术;③"大排量、大规模、中砂比"的段塞式清水携砂压裂工艺技术;④气/水分井同步生产精细化排水采气技术。工程试验证明,该技术能大幅度提高煤层气水平井单井产量,突破了软硬煤复合煤层低产技术瓶颈,为软硬煤复合煤层的煤矿区煤层气抽采和瓦斯灾害治理提供了技术途径。     

煤矿井下煤层瓦斯含量测定方法的研究进展

如何精准测定煤矿井下煤层瓦斯含量,进一步厘清煤层瓦斯成藏特征是矿井实施瓦斯灾害治理或煤矿区煤层气资源开发利用的关键。基于前期研究及文献调研,回顾了煤矿井下煤层瓦斯含量测定方法的发展历程,综述了当前国内外井下煤层瓦斯含量测定技术的研究进展。分析了煤层瓦斯含量测定理论与工程应用中存在的问题,指出瓦斯在煤屑内的扩散机理与多物理场耦合作用下煤吸附瓦斯机理尚未研究透彻、井下“保真”取样技术存在局限性等因素制约了煤层瓦斯含量的精准测定。对总体发展趋势进行了展望,认为煤矿井下煤层瓦斯含量测定技术正朝着智能化、多元化的方向发展,加强理论研究,尽快完善装备,发展高精度的原位测量技术是未来的主要研究方向。     

应用U型井开采倾斜构造煤层气的钻采技术研究

倾斜高陡构造煤层气钻井的共性是井斜难以控制,而且这类储层分布较广,潜力巨大。根据霍林河煤层气构造地质条件,地层倾角较大,主力煤层厚度大,渗透率较高,又属于典型的低煤阶煤层气,易于实施U型斜井钻采工艺。U型斜井钻采工艺特殊,利用定向斜井与其远端的直井在井下连通,建立煤层流体循环系统。为了保护煤层,煤层钻进过程中要采用环空充气欠平衡钻井工艺。采气时要选用排量范围广、成本低、耐砂能力强的螺杆泵,提高排采效率;U型斜井能够充分发挥倾斜地层流体势能和各井的优势,能够提高排水和采气效率。结合霍林河煤层气钻采,探讨了U型煤层气井钻完井工艺及采气工艺。