[发明专利]一种小导孔注浆加固煤层气井穿越采空区的施工方法

说明书

本发明属于煤层气资源开采技术领域，为了解决穿越采空区的裂隙带或冒落带时，由于泥浆漏失，导致无法安全钻进施工的问题，本发明提供了一种小导孔注浆加固煤层气井穿越采空区的施工方法，采用二开钻进施工工艺，二开钻进穿越采空区裂隙带和冒落带时，通过先施工小导孔，然后在小导孔中注浆，形成封闭小导孔周围裂隙的圆柱形注浆加固区，再继续施工二开钻孔。采用本方法进行采空区煤层气井钻孔施工，既可以保障煤层气井安全顺利完成采空区破碎岩层的钻进，又可以大大增强煤层气井井壁围岩整体稳定性。

技术领域

本发明属于煤层气资源开采技术领域，主要采用气动潜孔锤和辅助技术开凿钻井形成煤层气井，排采地下煤层或采空区的煤层气，具体涉及一种小导孔注浆加固煤层气井穿越采空区的施工方法。

背景技术

目前，针对穿越采空区的煤层气井钻进方法，通常有泥浆循环钻进和气动潜孔锤钻进。前者在采空区的裂隙带或冒落带将出现泥浆漏失，无法钻进；后者也会出现高压气体漏失，存在不返风或大量瓦斯涌出井口现象，导致无法继续安全钻至设计深度等问题。

发明内容

本发明为了解决穿越采空区的裂隙带或冒落带时，由于泥浆漏失，导致无法安全钻进施工的问题，提供了一种小导孔注浆加固煤层气井穿越采空区的施工方法。

本发明采用如下技术方案：

一种小导孔注浆加固煤层气井穿越采空区的施工方法，采用二开钻进施工工艺，二开钻进穿越采空区裂隙带和冒落带时，通过先施工小导孔，然后在小导孔中注浆，形成封闭小导孔周围裂隙的圆柱形注浆加固区，再继续施工二开钻孔。

具体的施工工艺过程如下：

1）钻机定位，采用一开钻头开孔，穿越第四系地层，钻至基岩面，形成一开钻孔，下入表层套管；

2）从地表孔口，沿一开钻孔和表层套管间缝隙注入固井填充物（现有技术，例如可采用常规的泥浆填充）；

3）采用二开钻头，继续在基岩弯沉带中钻进，直至破碎基岩面，当气动潜孔锤钻进过程漏风、卡钻等较严重时，停钻，形成部分二开钻孔，下入工作套管；

4）更换小口径钻头（φ80~110）钻进，形成小导孔，小导孔分段钻进，当出现钻进困难时，停钻；然后下入高压注浆器，在二开钻孔孔底注浆，注浆液沿小导孔向裂隙围岩渗透，候凝；

5）当小导孔周围的裂隙围岩或冒落围岩加固注浆体达到预设强度后，采用二开钻头继续钻进，穿越注浆加固区段，停钻，工作套管跟进；重复4）的步骤，直至穿过裂隙带、冒落带、煤层底板，形成柱状的注浆加固区和全部二开钻孔；

6）工作套管跟进，采用高压注浆器在孔底注浆，使注浆液沿二开钻孔与工作套管间隙上返浆液，至孔口，形成工作套管外固井充填物；

7）锁固表层套管和工作套管，完井。

所述小导孔的钻孔口径为φ80~110，分段钻进至煤层底板至少20m。

注浆压力不小于1.0MPa，注浆范围通过注浆量V控制,V=D2πH~4D2Πh,其中，H为小导孔高度，D为二开钻孔直径。

注浆材料采用水灰比：1：1的复合水泥浆液，水泥浆液中添加有早强剂和速凝剂，所述早强剂和速凝剂为4%水玻璃＋0.5%NaCl＋0.05%三乙醇胺。

所述高压注浆器采用分段高压注浆器，分段高压注浆器包括管体，所述管体为三段一体式结构，管体的中部为开有若干注浆槽的花管，管体的上部和下部分别为丝扣，上、下部丝扣处分别安装有止浆塞组合，上、下部止浆塞组合之间的区间段为注浆段，其中，上部止浆塞组合可沿注浆器上部丝扣上下移动；所述注浆器上部丝扣的顶端安装有用于配合连接钻杆、注浆管的锁接头。