[发明专利]一种开采煤层气的方法

说明书

技术领域

本发明属于开采煤层气的方法。

背景技术

目前，开采煤层气的方法，一般采用地面钻井抽采和井下钻孔抽采两种方法。

地面钻井抽采，生产周期长，瓦斯含量降低的速度慢；井下钻孔抽采，钻孔设备达不到要求，容易造成塌孔。

当煤层压力低于煤层气的临界废弃压力时，上述两种方法都无法将煤层气采出。

综上所述，现有开采煤层气的方法的瓦斯抽采率低，抽采效果差。

发明内容

本发明提出一种瓦斯抽采率较高的注气开采煤层气的方法。

本发明的技术方案是：在地面向地下钻注气孔，向注气孔内注入气体，用注入的气体将煤层气驱替；在井下钻抽采孔，使煤层气从井下的抽气孔中抽采出来。

所述的向注气孔内注入气体是二氧化碳或氮气气体，注入气体的压力是7－15MPa，注入气体的流量是3-7.5m³/min；

所述的注气孔的孔径是139.7mm；

所述的注气孔是与抽气孔之间呈90°角；

所述的注气孔是与地面垂直。

所述的注气孔的设置数量与采煤工作区域的大小相关，采煤工作区域的半径是150米的范围设置1个注气孔，所述的抽气孔孔径是89mm；

所述的抽气孔为1个；

所述的抽气孔为定向钻孔，即煤矿井下水平定向长钻孔是一种轨迹可实时控制、可进行多分支孔施工的钻孔，具有钻进效率高、有效抽采距离长、瓦斯抽采效率高、一孔多用以及可大面积集中抽采等优点。

所述的注气孔的钻孔方法是：一开钻至稳定基岩以下10m，用水泥固井；二开钻至开采煤层顶部10-30m，用水泥固井；三开钻至煤层底板以下5-15m完钻。

完钻——即钻井达到了预定深度和施工的预期目的而结束钻进。

所述的注气孔的位置是距离井下巷道掘进面的水平距离至少350米处钻孔；

所述的抽气孔的位置是在井下巷道壁上，用定向钻机，朝注气孔方向打钻，使其达到高效抽采的目的。

所述抽气孔与驱替置换影响范围相通；

所述驱替置换影响范围是指注入的二氧化碳或者氮气在煤层中水平方向运移的距离，根据煤层气井压裂监测数据显示，该距离为50－200米。

所述的注气孔的位置是距离抽气孔水平距离至少150米。

布井，指的是选择打井的位置。井间距离，指的是井与井之间的水平距离。

所述注气孔与氮气或二氧化碳泵车相连接；抽气孔与抽气管连接。

本发明的效果有下述几点：

1、突破了传统煤层气抽采受地质构造复杂制约的影响；

2、注气的影响范围大，不仅对相邻的钻孔、不相邻的钻孔都有效果，还可以将煤层中的煤层气置换，使吸附在煤基质孔隙内表面的煤层气由吸附状态转变为游离状态，从而提高了煤层气的抽采效果；

3、通过井下负压抽放，能直接快速实现煤层气大规模解吸，解决了地面抽放开采煤层气周期长、气体解吸率低的问题；

4、对突破的抽气孔进行封堵，迫使注入气体转向，对抽气孔附近煤层内的煤层气进行二次置换，增大了注入气体的波及面积，延长了置换时间，进而提高了煤层气的抽采效果；

5、在已经实施地面钻井预抽采煤层气的煤矿生产区，可根据井下采掘速度，选择地面预抽井实施地面注气井下抽采，工程上更容易实现，为煤层气二次开采提供技术支持；

6、从安全角度讲，本发明能够直接降低矿井附近的瓦斯浓度，有效避免瓦斯给人们造成的危害。

具体实施方式

实施例一：

1、在地面向地下钻1个注气孔，注气孔的孔径是139.7mm，注气孔的位置位于距离井下巷道掘进面是水平距离400米处钻孔，注气孔的钻孔方法是：一开钻至稳定基岩以下10m，用水泥固井；二开钻至开采煤层顶部10-30m，用水泥固井；三开钻至煤层底板以下5-15m完钻。

2、注气孔连接二氧化碳泵车；二氧化碳泵车上设有气体压力监测装置和气体流量监测装置；

3、向注气孔注入二氧化碳，二氧化碳的流量是4.5 m³/min，二氧化碳的压力是7MPa；

4、在井下钻1个抽气孔，该抽气孔的孔径是89mm，抽气孔的位置位于井下巷道壁上，抽气孔与抽气管连接；

5、抽气管上设置气体流量监测装置、煤层气浓度监测装置和负压监测装置；

6、监测抽气管的气体流量、煤层气浓度和负压数据，当气体流量小于2.55 m³/min、煤层气浓度小于25%或负压大于40KPa时，封堵该抽气孔。