[发明专利]带压式钻孔正压排采的瓦斯开采方法及系统

说明书

本发明提供的一种带压式钻孔正压排采的瓦斯开采方法及系统，方法：获取排采区煤层的瓦斯解析压力和原始煤层压力；根据瓦斯解析压力和原始煤层压力，设定带压钻孔压力及正压排采压力；获取排采区煤层的干扰波动距离；根据排采区煤层的干扰波动距离，设定孔间距和孔深度；根据带压钻孔压力、孔间距和孔深度，通过带压钻孔设备结合正压排采自动控制装置进行水平钻孔，实现带压钻孔正压排采。本发明在带压钻孔设备旋进过程中，通过控制钻孔压力，实现带压钻孔，克服钻井过程中原始地层压力迅速释放到大气常压，导致损害瓦斯通道的压实效应；克服排采过程正压直接转换为无节制措施的负压流体，初速过大造成速敏效应，解决污染大，抽排气量小的问题。

技术领域

本发明涉及瓦斯开采领域，尤其涉及带压式钻孔正压排采的瓦斯开采方法及系统。

背景技术

为了保障煤矿生产安全，需将煤层中的瓦斯排放出来，而瓦斯被称为煤矿第一杀手,又是极为难得的清洁能源，排空的温室效应是二氧化碳的21倍，因此煤矿一直在致力于瓦斯的治理和利用。目前，煤矿瓦斯治理主要采用井下抽放方式。井下抽放在煤层的煤壁上水平钻孔，其钻孔时采用常压钻孔，排采时采用负压抽排。但由于所钻孔的封孔工艺不具备密封性，导致抽排的瓦斯浓度较低，无法利用，直接排放在大气中。

目前的抽排方式存在一是钻孔过程中，在某个深度开始把接近原始地层压力的几兆帕压力迅速释放到大气常压，导致出现损害瓦斯通道的压实效应。压实效应：瓦斯抽采打孔时，孔内压力基本与大气压力相同，孔壁附近的游离态瓦斯的初始压力基本与地层压力相同，游离态瓦斯将快速向钻孔内运移；当压力低于临界解析压力时，吸附瓦斯也急速解析成游离瓦斯排出，短时间内孔壁附近压力消失，在地层压力作用下煤体缝隙被压实，通道减少，渗透率大幅度下降。二是抽采初始，孔中的正压直接转换为无节制措施的负压流体，初速过大易造成速敏效应。速敏效应：是指因流体流动速度变化引起储层岩石中微粒运移、堵塞喉道，导致岩石渗透率下降的现象。流速的改变引起微粒运移而造成的地层伤害是不可恢复的。

以上两个环节和隧道开挖形成的围岩松动圈，使煤粉增加，通道减小，渗透率大幅度降低，瓦斯抽采量快速衰减。降压漏斗得不到充分的扩展，只有孔壁附近很小范围内的煤层得到了有效降压使少部分瓦斯解析。从而影响抽采中的瓦斯浓度和采收率。

因此，现有技术中的缺陷是：在钻孔过程中，现有技术中对于瓦斯的排采方式均由于压实效应和速敏效应，使得瓦斯抽排气量小，从而影响抽采中的瓦斯浓度和采收率。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种带压式钻孔正压排采的瓦斯开采系统及开采方法，通过将带压钻孔设备与正压排采自动控制装置配合使用，在带压钻孔设备旋进过程中，通过旋转防喷器及配套设备，实现带压钻孔，克服钻井过程中原始地层压力迅速释放到大气常压，导致出现损害瓦斯通道的压实效应；通过全通径控制阀及正压排采工艺包，实现正压排采，克服排采过程正压直接转换为无节制措施的负压流体，初速过大造成速敏效应，进而解决现有技术污染大，抽排气量小的问题。

第一方面，为了解决上述问题，本发明提供一种带压式钻孔正压排采的瓦斯开采方法，包括：

步骤S1，获取排采区煤层的瓦斯解析压力和原始煤层压力；

步骤S2，根据所述瓦斯解析压力和原始煤层压力，设定带压钻孔压力及正压排采压力；

步骤S3，获取所述排采区煤层的干扰波动距离；

步骤S4，根据所述排采区煤层的干扰波动距离，设定孔间距和孔深度；

步骤S5，根据带压钻孔压力、所述孔间距和孔深度，通过带压钻孔设备结合带压钻孔自动控制装置进行水平钻孔，实现带压钻孔正压排采。