[发明专利]地面钻井与井下钻孔联合抽采煤层气的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层气开采技术，具体为一种地面钻井与井下钻孔联合抽采煤层气的工艺。

背景技术

井下钻孔抽采是煤矿瓦斯治理和消除煤与瓦斯突出的主要措施之一，通过抽采降低煤层瓦斯含量，减少矿井回采时的瓦斯涌出量和降低煤与瓦斯突出的危险性。目前对煤层气的处理有两种办法，一种是在含有高浓度瓦斯的煤田区域地面打井，然后通过注水压裂，增加煤层的裂隙，并把瓦斯排出，再通过井管将瓦斯导出；但是在很多情况下仅采用地面钻井压裂范围有限，钻井抽采量低，抽采时间长。另一种办法就是在井下的巷道内，利用钻机定向打出若干钻孔来释放瓦斯，并通过管道收集。但效果均不明显。当前较为有效的方法是开采保护层，通过开采保护层可以提高被保护层的透气性，对提高瓦斯抽采效果明显，但在某些区域，保护层的煤层较薄、煤质差，不具备开采的条件或经济价值。

发明内容

本发明为了解决现有的煤层气抽采方法效率低下的问题而提供了一种地面钻井与井下钻孔联合抽采煤层气的工艺。

本发明是由以下技术方案实现的，一种地面钻井与井下钻孔联合抽采煤层气的工艺，包括以下步骤，(1)在地面施工钻井；(2)在井下煤层中施工长钻孔，(3)利用长钻孔钻机定向技术使钻孔和地面钻井在在指定交汇点交联贯通，(4)对井下长钻孔实施有效封闭，(5)在地面利用压裂设备对地面钻井和井下的长钻孔实施压裂，(6)压裂完成后，对地面钻井进行封闭，(7)打开井下的长钻孔的封闭端，安装相应的抽放管路和井下的抽放系统相连。利用井下的抽放泵站对整个压裂区内的煤层气进行抽取。

本发明具有以下优点：1、提高煤层气抽采速度和效率，由于地面压裂井的压裂使得长钻孔相当于进行了全孔压裂作业，经过压裂施工，在垂直井四周以及长钻孔四周产生了导流能力很高的裂缝，相对于煤层中原有的裂缝，压裂缝的导流能力以及压裂区域大幅度扩展，而且具有很好的连通性，大大提高了产出效率。井下长钻孔又将这些流动高速通道联系在一起，成为更加通畅的流动通道。因此，控制范围内煤储层的导流能力大大提高，在负压抽采时，气体的流动阻力大大降低，因此抽采速度可以有极大的提高。多个垂直井的压裂缝与长钻孔可以有效地沟通，使得长钻孔发的抽采影响范围极大的提高，可以用较少的钻孔高效地抽采煤层气。

2、缩短煤层气抽采工程的建设周期

首先是钻孔工作量的减少。一般情况下，长钻孔的孔间距为10-30m，使用地面压裂与井下抽采联动煤层气抽采技术后，由于系统的控制范围大大增加，可以将井下长钻孔的间距增大到30-50米，甚至更大。从而井下长钻孔施工作业量将减少至少一半，钻业时间也将至少缩短为原来的一半，同时还减少了至少一次搬家和校正孔位的时间。第二是煤层气集输系统的节省。利用原有的煤层气地面/井下技术系统，可以节省再建一套集输系统的时间。因此地面压裂与井下抽采联动煤层气抽采技术可以节省建设时间，大大缩短煤层气抽采工程的建设周期。

3、节约煤层气抽采工程的建设投入

在实践中由于地面抽采的煤层气需要长期进行地面排采作业，占用土地并因此需要支付费用，并且煤层气的输送还需要建设管道技术工程，又需要管道敷设投资、占用土地资源和青苗赔偿等费用。如果采用本工艺利用井下抽采系统抽采经过压裂强化的区域的煤层气，则可以节约大量的地面建设成本，实现低成本煤层气开发。

附图说明

图1为本发明所述的工艺的钻井与钻孔位置关系图

图中：1-地面钻井、2-地面钻井压裂影响区、3-长钻孔、4-封孔区域、5-交汇点、6-交汇区、7-长钻孔压裂影响区、8-巷道、9-非煤层、10-煤层

具体实施方式

如图1所示意，一种地面钻井与井下钻孔联合抽采煤层气的工艺，包括以下步骤，(1)在地面施工地面钻井1，在直线方向每250米一个施工点；(2)在井下煤层10中施工长钻孔3，水平方向30-50米施工一个钻孔，(3)利用长钻孔钻机定向技术使长钻孔3和地面钻井1在指定交汇点5交联贯通，(4)对井下长钻孔3实施有效封闭，封闭区域4长度20米-30米，(5)在地面利用压裂设备对地面钻井1和井下的长钻孔3实施压裂产生地面钻井压裂影响区2和长钻孔压裂影响区7，压裂压力6-10MPA，(6)压裂完成后，对地面钻井1进行封闭，(7)打开井下的长钻孔3的封闭区域4的封闭端，在巷道8内安装相应的抽放管路和井下的抽放系统相连。利用井下的抽放泵站对整个压裂区内的煤层气进行抽取。未压裂时单孔煤层气抽取量，小于10m³/小时，压裂以后可单孔煤层气抽采量可达到40～50m³/小时。