过采空区煤层气井地面抽采关键技术

为保证煤矿区煤层气资源超前预抽和连续性开发利用,抽采煤矿采空区下伏煤层的煤层气,已成为煤矿区煤与煤层气共采的重要课题之一。以山西晋城寺河矿井为例,分析了3号煤层采空区下伏岩层应力-应变分布规律、采空区下伏岩层裂隙演化规律和下伏煤层渗透率变化情况,根据采空区卸压效果和下伏煤层的煤层气解吸程度,揭示了过采空区煤层气井抽采机理。通过在采空区以上50 m位置对二开技术套管外安装裸眼封隔器和反扣装置,二开固井后,将反扣装置及以上套管进行回收,使三开固井实现全井段有效固井。从3号煤层采空区以上90 m至采空区底板20 m以下的二开钻进过程采用氮气钻进,研发了煤层气地面钻井过采空区成套系统,包括空压机组、制氮机和增压机组,对其机组参数进行了优化。基于以往寺河矿区煤层气井裂缝监测结果,优化压裂施工参数,适当缩小9号和15号煤层规模压裂。按照过采空区井抽采机理和产气特征划分了3种产气类型,分析了其产气规律。研究结果表明,9号煤层和15号煤层都位于采空区下伏底臌变形带内,3号煤层回采后,9号煤层和15号煤层渗透率分别提高了2.70倍和2.65倍,9号煤层渗透率提高到10×10-15 m2左右,卸压效果较好。通过安装裸眼封隔器和反扣装置优化井身结构,过采空区井实现了全井固井,保证了固井质量;二开采用氮气介质穿越采空区,可以保障过采空区钻井的安全高效施工。压裂裂缝监测结果显示,该井15号煤层裂缝总长为290 m,走向为NE150°;9号煤层裂缝总长370 m,走向为NE80°,压裂效果较好。60%的过采空区井一般在1个月内产气,29%的井2~5个月产气,11%的井7个月以上产气。3种过采空区井产气类型分别为:单峰型Ⅰ,即气产量缓慢增加-下降型(以吸附气为主);单峰型Ⅱ,即气产量快速增加-下降型(以游离气为主)和双峰型(游离气+吸附气),不同类型煤层气井产气规律存在明显的差异性;3种类型的过采空区井,一般保持井口套压在0.5 MPa以上,在进入稳定产气阶段后,大部分井套压控制稳定在0.2~0.4 MPa,以保证过采空区井的持续高产。     

煤层气井间抽技术研究与现场应用

随着煤层气井排采时间的增加,日产水量降低,抽油泵经常发生气锁、干磨,使得检泵周期缩短,设备运行效率不断降低,运行成本持续增加。为了解决该问题,提出了煤层气井间抽的思想,详细阐述了间抽的机理,建立了间抽参数的确定方法,并结合现场应用状况评价了已经实施间抽的煤层气井的开发效果。实践表明,间抽技术能够达到节能降耗、延长检泵周期、提高设备运行效率的目的,能够满足煤层气井排采中后期低水量、低液柱时的排采要求,是实现煤层气生产降本增效的有效举措。     

煤层气井抽采效果井下长距离取样检测技术研究

针对地面井煤层气（瓦斯）参数测定因工程量大、周期长、成本高而难以大规模实施的难题,探索采用井下长距离密闭取样技术进行煤层气井抽采前后瓦斯含量测定。根据地面井抽采效果评价需要,在潘一东矿井下布置4个不同深度钻孔,采用井下密闭取样技术及装置,配套大功率定向钻探设备和便于密闭取样的泥浆脉冲测量系统进行取样测试。针对淮南矿区碎软煤层钻进遇水易发生喷孔、塌孔的现实,提出以压风代替压水用于钻孔排渣和冷却取样钻头的取样钻进工艺;设计加工防逆流型的内合金与外复合片组合取样钻头,提高碎软煤层煤心采取率和密闭取样装置密闭效果。密闭取样瓦斯含量测试结果显示,水平井段平距32～79 m范围的吨煤瓦斯含量降低量达到3.91～7.31 m3/t,且地面井抽采影响区呈现距离水平井段越近瓦斯抽采效果越好的总体趋势。研究表明,通过密闭取样钻头、密闭式取样钻进和打压工艺等方面的改进与优化,井下长距离密闭式取样技术在碎软煤层中应用取得显著效果,试验成果为地面井煤层气井抽采效果考察提供了合格的煤层气含量等参数测试样品,也为地面煤层气井抽采效果井下长钻孔定点取样考察技术的开发奠定了基础。     

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。     

梅河矿二井5103区预抽瓦斯技术的应用

高瓦斯煤层开采是一个难题,梅河矿二井在5103区开采前对煤层瓦斯进行了预抽,采用了煤巷多钻孔封闭式瓦斯抽放技术,使煤层瓦斯抽放率达到49.3%,创造了良好的经济效益。     

煤层气井间抽技术研究与现场应用北大核心

随着煤层气井排采时间的增加,日产水量降低,抽油泵经常发生气锁、干磨,使得检泵周期缩短,设备运行效率不断降低,运行成本持续增加。为了解决该问题,提出了煤层气井间抽的思想,详细阐述了间抽的机理,建立了间抽参数的确定方法,并结合现场应用状况评价了已经实施间抽的煤层气井的开发效果。实践表明,间抽技术能够达到节能降耗、延长检泵周期、提高设备运行效率的目的,能够满足煤层气井排采中后期低水量、低液柱时的排采要求,是实现煤层气生产降本增效的有效举措。     

湖南煤层气地面钻井抽采技术展望

在煤层气地面抽采技术日趋成熟的今天,湖南高瓦斯煤矿因"先抽后掘、先抽后采"生产停滞不前。将矿井瓦斯作为一种洁净能源开发利用,既解决了制约煤矿生产的安全问题,又为社会提供了新的能源。文章从煤层气生成、储存理论及抽采技术的发展入手,探讨了科学理论与具体实际的有机统一,以省内高瓦斯矿区煤层气开发利用为目的,以求煤层气地面抽采技术有一个新的提高,以加速湖南煤炭工业的发展。     

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。     

巷道过地面煤层气井压裂区域灾害防治技术

地面煤层气井实现了煤层瓦斯的预抽,从而降低了煤层瓦斯含量,对矿井安全生产起到了积极意义。但同时在井下巷道掘进过程中,地面煤层气井又带来了一定的安全隐患。以某矿煤巷掘进为工程实例,对巷道通过地面煤层气井压裂区域时的灾害防治技术进行了探讨,并形成一套灾害综合防治技术体系。该研究不仅确保了巷道的安全顺利掘进,同时也可为其他类似情况提供借鉴。     

松藻矿区采动稳定区煤层气地面井抽采试验及应用效果

为验证采动稳定区煤层气资源评估、地面井优化设计和安全抽采等成套技术的适用性,在松藻矿区石壕煤矿进行了采动稳定区煤层气地面井抽采试验。在提出稳定区煤层气资源量评价选区基本原则的基础上,利用分源加法评估技术估算了试验点的可抽采煤层气量,进行了230 d的抽采试验,采出煤层气49.7万m³,约占估算可采气量的30%,拟合的长期最大可采气量达94万m³。试验表明:试验点采动稳定区内煤层气浓度约30%,分源加法评估结果的准确率受浓度等关键参数取值影响显著;影响采动稳定区地面井抽采效果的关键问题不是地面井筒的变形破坏,而是布井位置选择、钻井设备及工艺的选择、钻完井质量控制等因素,清水钻进工艺在钻越采动裂隙带时宜谨慎使用。     

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。     

资源枯竭矿区煤层气选区评价

以典型资源枯竭矿区—鹤岗矿区为研究区,基于其煤层气井及各煤矿生产地质资料,划分了研究区原位、采动卸压区、采空区3种煤层气资源分布区域,分析了其资源分布特点。分别构建了3种不同煤层气资源选区评价指标体系,利用层次分析法对3种不同煤层气资源进行选区评价。     

煤矿区域城市道路规划系统分析

作为连接矿区内部生产区域与居住区域的主要通道,矿区道路规划对矿区功能结构、运输经济性及整体布局具有直接性影响。文章以霍林河矿区为例,首先介绍了矿区道路的整体布置方案及技术条件,对矿区道路规划中存在的问题进行了总结,并提出了相应的改进措施。     

碎软低渗煤层顶板水平井条带瓦斯预抽技术

针对贵州西部煤矿区井下瓦斯抽采难度大、安全性低等问题,将地面抽采先进技术应用于煤矿瓦斯治理,开展碎软低渗煤层顶板水平井条带预抽技术方法研究。以对江南煤矿为例,通过井位优化布置、井眼轨迹设计、定向射孔和分段压裂等工艺流程研究,抽采工作面和掘进条带的煤层瓦斯,并通过储层数值模拟和编绘残余瓦斯含量分布图对抽采效果进行描述。预测结果显示,顶板水平分段压裂井抽采影响范围成条带状分布,并随抽采时间的持续以井眼为中心向两侧扩展,抽采强度随距井眼距离的增大逐渐降低,连续抽采5年,综合抽采率可达32%,掘进条带瓦斯含量可降至8 m~3/t以下。     

微地震法在煤层气井人工裂缝监测中的应用

煤层气井人工裂缝在煤层气开发中起着重要的作用，本文阐述了煤层气井人工裂缝监测原理，通过对人工裂缝监测现场试验及研究分析，为煤层气井压裂效果研究找到了一条科学方法，从而为煤层气地面开发井网布置提供了科学依据。     

采动区地面井煤层气开发井位布置技术研究现状及发展趋势

随着煤矿的高强度开采,井下抽采已不足以解决瓦斯问题,地面钻井抽采煤层气的研究正成为国内的研究的热点。通过对国内采动区地面钻井相关资料的整理分析,阐明了采动区地面钻井抽采卸压瓦斯机理,明确当前采动区地面钻井布井技术研究现状。指出利用应力场、渗流场、裂隙场耦合关系,考虑不同矿区、不同地质条件下对地面钻井控制范围进行系统研究,将为采动区地面钻井在采场走向间距布置提供理论支撑。     

空气钻井技术在柳林煤层气井的应用

空气钻井技术是煤层气高效开发的重要钻井技术,具有循环压耗低、携砂能力强、井眼净化好的特点,同时能有效防止井漏、保护储层、提高机械钻速等,但面临着井壁稳定、水动力条件等复杂的工程和地质难题,在柳林煤层气井施工中,开展了岩层特征、水文地质条件、煤层含水特性、泡沫钻井液设计等研究,针对地层特点,设计了适合空气钻井的配套工艺技术。通过柳林地区7口井的施工,钻井周期缩短50%,储层得到有效保护,直井产气量达到1000 m3/d,水平井产气量达15000 m3/d,初步取得了良好的示范效果,推广应用前景广阔。     

钻探技术在超大瓦斯抽排井施工中的应用

用钻井技术手段抽取煤层中的瓦斯,是降低煤矿安全风险的有效途径之一,对煤矿的安全生产有着极为重要的意义。本文介绍了在中平能化集团施工的瓦斯抽排井,针对矿区的具体特点,采取了有效的钻井措施,完成钻井作业。     

我国南方潜在的高煤级煤煤层气开发基地-贵州五轮山矿区煤层气地质条件浅析

本文介绍了贵州织纳煤田五轮山矿区的地质背景、煤储层特征以及煤层气资源与分布情况，通过初步调查发现，贵州织纳煤田五轮山矿区煤层气基本地质条件与晋城地区具有一定可比性，这为形成我国新的高煤级煤煤层气开发基地提供了重要线索。