[发明专利]一种针对煤层顶板小型裂隙的水平定向堵漏方法

权利要求书

1.一种针对煤层顶板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)、钻井：根据地层勘探结果，在指定位置通过钻具对地面进行钻井作业，在地层依次钻设竖直井和造斜段，造斜段钻至煤层上方的煤层顶板层，再在煤层顶板层钻设第一个水平井；

(2)、压水试验：在煤层顶板层钻设第一个水平井的过程中，对第一个水平井进行压水试验；

(3)、注浆：如果第一个水平井钻进至某一位置时，步骤(2)中的压水试验结果显示压入的清水漏失量大于10m³/h，则表明第一个水平井在该处的煤层顶板层存在大量裂隙，通过注浆系统向钻井中注浆，使水泥浆注入到第一个水平井在该处的煤层顶板层裂隙中，水泥凝固将煤层顶板层的裂隙堵住；

(4)、扫孔：在注浆压力达到设计要求时，立即停止注浆，在钻井中下入钻具并对钻井进行扫孔，避免水泥浆在钻井中凝固，扫孔后再进行一次压水试验，检验注浆效果；

(5)、按照设计要求，如果需要继续第一个水平井的钻进，则重复步骤(2)、(3)、(4)直至第一个水平井钻进到设计长度，再将钻具起到造斜段下端位置，在第一个水平井一侧钻设另一个分支水平井，同第一个水平井的作业过程，如此，按照设计完成在煤层顶板层上各个分支水平井的钻进、压水试验、注浆和扫孔作业。

2.根据权利要求1所述的针对煤层顶板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：步骤(1)具体为：根据地层勘探结果，在指定位置先通过较大尺寸的第一钻头对地面进行竖直钻进，一开穿过基岩造竖直井，在竖直井中下入相应尺寸的套管对竖直井进行固井，隔离松散地层；再通过较小尺寸的第二钻头进行二开造斜段施工，定向钻进通过控制井斜、孔深、垂深指标，保证第二钻头钻至目标层，即钻至煤层上方的煤层顶板层，二开完钻后再下入相应尺寸的套管进行固井；再通过更小尺寸的第三钻头三开在煤层顶板层中按照设计沿某一方向水平定向钻进，钻设第一个水平井。

3.根据权利要求2所述的针对煤层顶板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：步骤(2)具体为：在煤层顶板层钻设第一个水平井的过程中，每钻进200m进行一次压水试验，压入清水30min以上，如果压水试验结果显示压入的清水漏失量小于10m³/h，则表明第一个水平井在该处的煤层顶板层不存在大量裂隙，则继续钻进200m，再进行压水试验。

4.根据权利要求3所述的针对煤层顶板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：步骤(3)具体为：如果第一个水平井钻进至某一位置时，步骤(2)中的压水试验结果显示压入的清水漏失量大于10m³/h，则表明第一个水平井在该处的煤层顶板层存在大量裂隙，起钻，将钻具从钻井中取出，通过注浆系统向钻井中注入水泥浆，其中，注浆系统为地面注浆站，注浆系统由清水罐、灰罐、制浆机、注浆泵、控制中心和电箱组成，控制中心与制浆机信号连接，电箱与制浆机电连接，清水罐和灰罐均与制浆机连接，通过控制粉煤灰和清水的配比，再将配比好的粉煤灰和清水加入到制浆机内，通过制浆机内高速涡流系统的搅拌作用，制成水泥浆，并能够实现将水泥浆的密度调整控制在1.1-1.5g/cm³，然后，通过注浆泵将搅拌好的水泥浆经井口泵入到钻井中。

5.根据权利要求4所述的针对煤层顶板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：注浆分三个阶段：依次为常压注浆、加压注浆和高压注浆；

常压注浆：在注浆开始阶段，煤层顶板层的裂隙中只有水，当注入水泥浆后，由于水泥浆密度大于裂隙中的水密度，水泥浆利用自重即可进入裂隙中，水泥浆占据裂隙中的水的位置；

加压注浆：通过控制注浆泵的泵入压力，使注浆压力逐渐由常压加压增大至2-4Mpa，并将注浆压力控制在2-4Mpa范围内，从而使水泥浆在横向、纵向上进一步扩散，封堵煤层顶板层中小裂隙通道，增大钻孔注浆的控制范围，使初始孤立的水泥浆结实并连成整体；

高压注浆：由于煤层顶板层裂隙中的水压力较高，在5-7Mpa，加压注浆阶段水泥凝固抗压能力小于水头压力，为了巩固前期注浆效果，所以在加压注浆阶段后期需要注浆调整水泥注入量，加大注浆压力，使高压注浆阶段的注浆压力大于水头压力1Mpa，当压力稳定后停止注浆。

6.根据权利要求5所述的针对煤层顶板小型裂隙的水平定向堵漏方法，其特征在于：步骤(4)具体为：在注浆压力达到设计要求时，立即停止注浆，在钻井中下入钻具并对钻井底部进行扫孔，避免水泥浆在钻井中凝固，钻具将孔内的水泥扫出循环至地面，扫孔的孔深超过钻井原先底部的位置后起钻，然后，再通过注浆泵经井口向钻井中注入清水，再进行一次压水试验，如果压水试验结果显示压入的清水漏失量小于10m³/h，则表明第一个水平井在该处的煤层顶板层注浆效果良好，已经将该处煤层顶板层的裂隙全部封堵，否则，重复步骤(3)继续注浆作业，直到将该处煤层顶板层的裂隙全部封堵，如此，完成一段水平井的钻进、压水试验、注浆和扫孔作业流程。