[发明专利]一种区域钻井采煤的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于深部煤层开采的区域钻井采煤的工艺方法。

背景技术

我国是煤炭资源大国，尤其是1000m以下的地层蕴藏着及其丰富的煤矿资源。目前对煤矿的开采主要是巷道开采的方法，然而巷道开采的经济成本高，安全风险大。尤其随着煤层深度的增加，工况越加复杂，地层应力升高，井下温度升高，还伴随着瓦斯浓度的增加，使得巷道开采的方法难以在深部煤层实施。

然而随着国家对能源需求的增加，必将对深部煤层进行开采。目前世界范围内对深部煤层的开采并未提出行之有效的方法，鉴于巷道开采应用于深部煤层的技术难度和经济性考虑，深部煤层的开采已经成为世界范围内的难题。对煤矿资源进行高效、经济、安全的开发是关系到我国能源发展战略，具有深远而重大的意义。

鉴于以上技术背景，本发明提供一种区域钻井采煤的工艺方法。

发明内容

本发明的目的是：为了解决深部煤层开发困难的问题，特提供一种区域钻井采煤的工艺方法。本发明涉及的主要装置有：领眼钻头、变径钻头、井下动力钻具、变径稳定器、钻柱、煤浆举升装置和水力喷射头。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种区域钻井采煤的工艺方法，其特征是：

先根据区域煤矿所在的地理条件，设计导向井眼的井身结构；运用常规钻井方法在岩层进行直井段钻井和造斜；钻进至煤层时，起钻，更换钻具组合，在钻柱前端依次安装领眼钻头、变径钻头、井下动力钻具和变径稳定器；变径钻头可以实现井下大变径功能对煤层进行切削，变径稳定器可以实现井下大变径功能对钻柱进行稳定扶正；下放钻柱至煤层井段，地面开泵循环钻井液，井下动力钻具驱动变径钻头和领眼钻头旋转；控制变径钻头变径，对煤层进行扩眼钻进，控制变径稳定器变径，在扩眼后的煤层井眼对钻柱进行稳定和扶正；持续钻井，根据煤层的分布钻成一定长度的井眼，即为导向井眼；在导向井眼的钻井过程中，钻井液在地面通过钻井泵从钻柱中心流向井底，钻井液携带煤屑和岩屑从环空返回地面，在地面把煤浆和煤层气进行气固液分离。

在地面钻成采煤直井，采煤直井穿透整个煤层，采煤直井与导向井眼末端相交；在采煤直井的岩层井段进行下套管和注水泥工艺操作；在采煤直井的煤层井段安装煤浆举升装置。

在导向井眼的井口下放钻柱，钻柱前端依次安装水力喷射头、变径钻头、井下动力钻具和变径稳定器；下放钻柱进入煤层井段，开泵循环钻井液，钻井液经过井下动力钻具到达水力喷射头，井下动力钻具驱动变径钻头和水力喷射头旋转，水力喷射头喷射高压水射流对煤层进行水力冲击破碎，实现轴向和径向冲击破煤；控制变径钻头变径，对水力喷射形成的井眼井壁进行清理刮削；控制变径稳定器变径，对钻柱进行稳定和扶正；在此钻进过程中，利用钻柱自身重力，实现水力喷射形成的井眼基本沿着导向井眼平行的轨迹行进，使钻柱沿着与导向井眼轨迹平行的的轨迹进行纵向扩眼；纵向扩眼过程中，产生的煤屑在钻井液的作用下，利用煤浆举升装置从采煤直径带回地面，在地面把煤浆和煤层气进行气固液分离；钻柱到达导向井眼末端位置时，关闭钻井泵停止钻井液循环，上提钻柱，直至水力喷射头回到煤层井段入口位置，打开钻井泵，下放钻柱，重复上述纵向扩眼的步骤，不断对井眼进行纵向扩眼，直至到达设计扩眼厚度，形成的井眼即为纵向井眼。

煤层厚度足够厚的情况下，对煤层进行分层扩眼，在不同地层深度形成多个纵向井眼；纵向井眼内必须充满钻井液，以保证地层压力，防止地层坍塌。

在单井纵向扩眼完成以后，重复上述工艺方法，在煤层纵向展布面内平行布置多口井，以实现对煤层的区域性开采。

本发明的有益效果是：(1)本发明提供一种深部煤层开发的工艺方法；(2)本发明无需人工下井，避免了巷道开采人工下井的诸多安全隐患；(3)本发明可以对煤层气进行采收。

附图说明

图1是本发明导向井眼施工的示意图；

图2是本发明采煤直井和导向井眼相交的示意图；

图3是本发明纵向扩眼的示意图；

图4是本发明分层扩眼的示意图；

图5是本发明多口井平行布置的示意图；

图中：1.岩层，2.煤层，3.领眼钻头，4.变径钻头，5.井下动力钻具，6.变径稳定器，7.钻柱，8.导向井眼，9.采煤直井，10.煤浆举升装置，11.水力喷射头，12.纵向井眼。

具体实施方式