[发明专利]一种采动区地面钻L型井抽采瓦斯的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿瓦斯抽放技术，具体为一种采动区地面钻L型井抽采瓦斯的工艺。

背景技术

煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，主要成分为甲烷。是很好的燃料。煤层气空气浓度达到一定值时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。因此治理煤层气是降低事故的一个重要手段。煤层气直接排放到大气中，对大气有很强的破坏性。因此在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气可作为工农业的洁净能源。

煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽放系统抽出,地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，通过地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量，降低了煤矿对通风的要求，改善了矿工的安全生产条件。而在实际生产中发现，在采动区施工直井抽采范围小、施工井数多、投资大、衔接要求严，无法实现煤层气的高效抽采。

发明内容

本发明为了解决采动区瓦斯高效率抽采的技术问题，提供了一种采动区地面钻L型井抽采瓦斯的工艺。

本发明的技术方案是，一种采动区地面钻L型井抽采瓦斯的工艺，在离开采动区的位置施工煤层气抽放井，在地面钻井上采用三开以上定向钻井工艺，采用三开孔顺序，第三开孔水平设置于煤层上方的岩层内，沿运输大巷向切眼位置方向进行钻进，地面井口接入独立抽放泵站，井下煤层回采前施工穿层钻孔与第三开孔井眼贯通，回采过程中，瓦斯通过穿层钻孔，涌入三开井眼，地面抽放泵站启动抽采瓦斯，回采面继续推进，顶部层垮落后，三开井眼受到岩移造成剪切逐步被挤压破坏。

三开工艺具体操作步骤是：一开：使用一开孔钻头钻入基岩5～10m左右，再下入表层套管，固井；二开：使用二开孔钻头施工至造斜点以上约20m处，再下入技术套管；三开：使用三开钻头施工井眼，直井及造斜段下入套管，进入煤层段下入筛管，作为抽放管路使用，地面井口接入独立抽放泵站。

本发明所述工艺的有益效果： 

（1）地面L型井抽采量大于200万方；（2）相比原采动区施工地面井，节约了施工成本，缩短了施工周期；（3）可在简易地质条件下代替矿井高抽巷的功能。

综合来说，该技术采用地面钻井至关键层完钻，替代高抽巷抽采回采工作面瓦斯，施工周期短，见效快；其抽采方式采用自建独立泵站系统，不对原有矿井通风系统造成压力，无须改造现有矿井通风系统。为一种经济有效地针对采动区抽采煤层气的工艺技术。

附图说明

图1为发明的工艺布置图；

1-采动区，2-采空区，3-套管，4-煤层，5-筛管，6-斜点，a一开孔，b二开孔，c三开孔。

具体实施方式

采动区地面L型井钻井和抽采瓦斯技术，在地面钻井上采用三开以上定向钻井工艺，以关键层作为钻遇目的层，沿运输大巷向切眼位置方向进行钻进。

具体步骤是：

一开：D374.70或D311.15mm钻头钻入基岩5～10m左右，封固第四系流砂及疏松含水层，下入D273.05或D244.5mm表层套管，内插法固井水泥返至地面。完成一开孔段a。

二开：如上部地层出水,套管必须将煤层上部大量出水的层位封堵，D241.30或D215.9mm施工至造斜点（6）以上约20m处，下入D193.70或D177.8mm技术套管封固至地表。完成二开孔段b。

三开：施工D171.50或D152.00mm井眼，裸眼完井。完成三开孔段c

三开采用φ152或以上钻头规格施工完钻后，直井及造斜段下入φ139.7或以上直径的套管2（亦可采用裸眼完井），煤层段4下入φ139.7或以上直径的筛管6（亦可采用裸眼完井），作为抽放管路使用，地面井口接入独立抽放泵站。

井下回采前实现穿层钻孔与三开井眼贯通，回采过程中，通过穿层钻孔，瓦斯涌入三开井眼，地面抽放泵站启动抽采瓦斯。受回采面继续推进，关键层垮落后，三开井眼收到岩移造成剪切挤压破坏（见图1）。

本次井身轨迹设计沿主巷道方向设定，煤层段延伸800m。钻井井身结构参数见下表1。

表1  L型井钻套参数