[发明专利]碎软低渗煤层井上下联合压裂区域瓦斯高效抽采方法

权利要求书

1.一种碎软低渗煤层井上下联合压裂区域瓦斯高效抽采方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一：在煤矿井下形成采区大巷或作业巷道，为施工作业和瓦斯抽采提供场所，

步骤二：在煤矿井下沿煤层顶板或煤层底板施工一组能覆盖一个采区多个工作面的长钻孔，长钻孔下套管固孔完井，在长钻孔随钻地质导向中应用边界探测技术，通过测量周围一定范围的煤、岩层的电阻率和自然伽马参数，根据煤层与其顶板岩石电阻率和自然伽马差异明显的特点，实时探测孔眼轨迹与煤层的距离，以保证将孔眼轨迹控制在垂直距离煤层一定范围内；

步骤三：在地面实施至少1口透巷井与井下采区大巷或作业巷道贯通，以便地面压裂管汇和地面井-井下长钻孔高压连接装置连接，对于地层情况较好，无含水层时，采用二开井身结构，一开采用Φ311.1mm钻头钻至基岩以下20m，下Φ244.5mm的表层套管，固井水泥浆返至地面；二开采用Φ215.9mm钻头与巷道贯通，下入Φ139.7mm的技术套管；对于地层情况复杂，巷道以上含有含水层时，采用三开井身结构，一开采用Φ444.5mm钻头钻至基岩以下20m，下Φ339.7mm的表层套管，固井水泥浆返至地面；二开采用Φ311.1mm钻头钻至巷道以上5-10m，下入Φ244.5mm技术套管封隔含水层；三开采用Φ215.9mm钻头钻穿巷道，下入Φ139.7mm的技术套管；

步骤四：利用地面大型压裂装备对煤矿井下长钻孔交替进行压裂施工，实现每个孔的分段压裂，分段压裂操作主要在井下巷道完成，其中包含如下步骤：

(1)依次施工井下长钻孔第一段的压裂，首先打开地面压裂井口、地面井井底压裂井口和控制计划施工长钻孔的巷道内耐压阀门，关闭长钻孔压裂井口，开启地面压裂设备进行管线试验，试压40MPa，试压时间不少于5min，地面压裂管汇和地面井-井下长钻孔高压连接装置无刺漏，压力无明显降落，试压合格；然后打开长钻孔压裂井口进行加砂压裂施工，第一个长钻孔第一段的压裂施工结束后，关闭地面压裂井口、控制该长钻孔的巷道内耐压阀门和长钻孔压裂井口进行地层压力的自然下降，再打开巷道内高压管汇中的控制通向下一个长钻孔的巷道内耐压阀门和下一个长钻孔压裂井口，实现压裂通道的连接，开展第二个长钻孔的第一段的压裂；

(2)在压裂期间，观测已压裂钻孔的自然降压情况，在满足防喷要求后，打开长钻孔压裂井口的防喷阀门进行放喷，直到孔口压裂显示为0，然后采用井下坑道钻机上提压裂管柱到下一压裂位置；

(3)依次施工井下长钻孔第二段、第三段、第四段，直至按设计要求完成全孔分段压裂；

步骤五：利用煤矿井下瓦斯专用抽采管路抽采瓦斯，实现瓦斯抽采孔并网抽采。

2.根据权利要求1所述的碎软低渗煤层井上下联合压裂区域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：所述采区大巷和作业巷道指的是在采区范围内形成的可供钻机作业、地面井-井下长钻孔高压连接装置连接、瓦斯抽采的巷道。

3.根据权利要求1所述的碎软低渗煤层井上下联合压裂区域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：所述的在煤矿井下沿煤层顶板或煤层底板施工一组能覆盖一个采区多个工作面的长钻孔指利用地质导向技术将钻孔孔眼轨迹控制在距离煤层顶界或煤层底界相对稳定的距离。

4.根据权利要求1所述的碎软低渗煤层井上下联合压裂区域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：在步骤二中的下套管固孔完井指的是将孔内岩粉冲洗干净，套管前端安装管靴和止浆塞，管箍依次连接好套管，采用机械推送将套管下入预定深度，再进行封孔侯凝固孔作业。

5.根据权利要求1所述的碎软低渗煤层井上下联合压裂区域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：所述的地面压裂管汇和地面井-井下长钻孔高压连接装置连接指的是地面压裂装备高压出口通过井上高压压裂井口连接，地面井底端与井下长钻孔之间通过高压连接装置连接，形成地面高压流体向煤矿井下长钻孔的输送通道，保障煤矿井下长钻孔分段压裂在井下巷道的安全操作。

6.根据权利要求1所述的碎软低渗煤层井上下联合压裂区域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：套管固井完井长钻孔定向水力喷砂射孔环空分段压裂工艺技术，或者定向水力喷砂射孔分段压裂工艺技术；对于裸眼完井或下筛管完井或下套管完井的长钻孔定向水力喷砂射孔分段压裂工艺技术。

7.根据权利要求1所述的碎软低渗煤层井上下联合压裂区域瓦斯高效抽采方法，其特征在于：所述对煤矿井下长钻孔交替进行压裂施工，实现每个孔的分段压裂指的是通过改变在采区大巷或作业巷道中提前设置的地面井-井下长钻孔高压连接装置的阀门方向，对每个长钻孔进行交替分段压裂。