[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

说明书

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，先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；其次在煤矿井下沿煤层顶板距离煤层顶界或煤层底板距离煤层底界一定距离施工一组能覆盖一个采区多个工作面的定向长钻孔；之后在地面实施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的连接；后利用地面大型压裂装备对煤矿井下长钻孔交替实施分段压裂施工，分段压裂操作主要在井下巷道完成，最后利用煤矿井下瓦斯专用抽采管路进行并网抽采。本发明有效提高煤矿井下碎软低渗煤层储层改造强度和抽采效果，实现煤矿井下区域化无死角低成本的高效瓦斯抽采。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，涉及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。

背景技术

目前煤矿瓦斯抽采方式主要以地面煤层气开发和井下钻孔负压抽采为主，但碎软低渗高瓦斯突出煤层瓦斯抽采效果差、抽采成本高。以地面煤层气开发为主的煤矿瓦斯抽采方式具有运行成本高、抽采效率低、抽采周期长、占用土地多、受地形限制大等劣势。

以井下钻孔负压抽采为主的煤矿瓦斯抽采方式受井下压裂装备和施工条件的限制，具有压裂泵注排量小、实施加砂难度大、设备搬运困难、煤层增透效果差的缺点，导致瓦斯抽采效果差。

现有技术中公开了一种煤矿井下瓦斯钻孔压裂方法(专利号ZL201010252178.7)，采用地面钻井压裂设备对本煤层中的长钻孔进行全孔压裂，这种抽采的方式存在以下局限性，表现为①碎软煤层钻进易垮塌埋钻，钻孔长度有限；②采用裸眼钻孔全孔压裂，裂缝的起裂和延伸具有随机性，易形成抽采空白区，此外，直接在相对塑性的碎软煤层中压裂，压裂缝扩展延伸不长、改造增产效果不好；因此，技术层面的缺陷限制了这种方式在碎软低渗煤层的应用。现有技术中还公开了一种地面辅助井下长钻孔瓦斯强化抽采方法(专利号CN108661697A)，采用地面压裂设备对本煤层中的长钻孔进行分段压裂，这种联合抽采虽然利用地面压裂设备实现了井下钻孔的分段压裂，但由于水平钻孔布置在煤层中，除钻孔长度、煤层压裂效果受影响外，还存在煤层中下筛管困难及采煤前筛管处理等问题，从技术层面仍无法解决碎软低渗煤层区域瓦斯超前治理的问题。

综上所述，针对碎软低渗煤层，目前地面煤层气开发技术、井下钻孔负压抽采技术和井上下联合抽采方式效果均不理想，都难以实现快速低成本降低碎软低渗煤层气含量和瓦斯压力的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供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，其能有效克服现有技术的缺陷，有效提高碎软低渗煤层瓦斯抽采效率，实现快速低成本降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力的井上下联合压裂区域瓦斯抽采。

为实现上述目的，本发明公开了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，长钻孔优选下套管固孔完井，也可选取裸眼完井或下筛管完井或下套管完井，

步骤三：在地面实施至少1口透巷井与井下采区大巷贯通，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，

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，

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。

其中：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。其中：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。