[发明专利]一种井上下联合施工煤与煤层气共采的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种井上下联合施工煤与煤层气共采的方法。

背景技术

煤层气富集区煤炭资源丰富，同时给煤炭资源的采掘带来了安全隐患，加之低渗、难抽煤层给矿井的安全生产带了制约性的影响，井下煤岩体增透、消突、安全快速采掘是公认的世界性难题。由于煤岩层深孔钻进困难，使得采掘时存在瓦斯超限、瓦斯积聚、甚至瓦斯突出等灾害，即使投入大量资金，实施大量钻孔工程仍不能满足采掘的安全需求，况且钻孔工程使工人直接面对瓦斯突出煤体，人身安全受到极大威胁，不符合 “不采突出头、不掘突出面”的政策要求，造成了采掘工作面效率低、进尺少，使得采掘比例严重失调，影响了煤矿企业的整体部署，同时浪费了大量的洁净能源。为解决瓦斯富集区的煤层气抽采、煤炭资源的安全采掘，国内外煤炭科研人员进行了大量研究，先后实施了地面煤层气井压裂、地面裸眼井、地面井注入N₂或CO₂来驱替煤层气，井下采用密集钻孔、水力冲孔、水力掏槽、水力疏松、深孔松动爆破、煤层注水等改善煤储层的强化措施，达到了一定效果，从目前效果来看在一定的区域内实现了煤炭资源安全回采、煤层气开采，但是从总体来看，无论地面煤层气井，或者井下煤层气抽采均未能取得理想效果。

发明内容

本发明的目的是解决低渗难抽煤层气富集区煤层气、煤炭资源采掘困难的现状，从而提供一种井上下联合施工煤与煤层气共采的方法，该方法能够防治煤与瓦斯突出、实现安全快速采掘。

本发明为解决上述技术问题而提供一种井上下联合施工煤与煤层气共采方法，该方法的步骤如下：

1）.通过工程勘察确定低渗难抽煤层气富集区的井位；

2）.对该井位实施煤层气井的钻井、固井、完井和煤储层改造；

3）.在地面井口抽采煤层气，使煤层气解吸；

4）. 当地面煤层气井抽采量缩小到一定值后，施工该煤层气井的井下巷道压裂孔以及井巷工程；

5）.结合地面井的影响范围，在巷道中施工本煤层的压裂孔，实施井下抽采煤层气，使该煤层达到安全采掘煤炭的目的。

所述步骤2）可以通过压裂、射孔、水力喷射、地面裸眼井、地面井注入N₂或CO₂来驱替煤层气之类的技术完成对煤储层进行改造。 

所述步骤 3）中在地面井口抽采煤层气时使用的排采设备为螺杆泵或电潜泵等。

所述的步骤4）中的施工井下巷道工程是在地面井对应的影响区域进行的，并通过施工掘进、本煤层压裂孔，井下排采煤层气以保证巷道掘进的安全性。

本发明的有益效果是: 该方法通过在目标煤层先行施工地面煤层气井对煤储层进行改善，抽采煤层气，在对煤炭资源采掘过程中利用地面煤层气井的效果结合井下巷道工程施工井下压裂强化抽采技术实现煤层气资源的开采，做到抽采达标，消突目标煤层的煤与瓦斯突出危险性，最终达到先采气后采煤的良性循环模式。

附图说明

图1是本发明实施例中的整体施工布置图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明针对的是低渗难抽煤层气富集区的煤层气和煤炭资源的开采，该方法的具体步骤如下： 

1.首先在低渗难抽煤层气富集区进行工程勘察以确定井位。

2.根据确定好的井位进行施工，实施煤层气井的钻井、固井、完井和煤储层改造，例如水力压裂、酸化技术、裸眼洞穴井、空气造穴、N₂或CO₂压裂等技术对煤储层进行改良，最终完成煤层气井A。

3.在地面井口使用排采设备如螺杆泵或电潜泵等进行煤层气排采，尽可能的抽采煤层气，使煤层气解吸。 

4.在对地面煤层气井A开采一段时间，使地面煤层气井A抽采量缩小到一定值后，对煤层气井A对应的影响区实施井下巷道工程，根据井下煤层气灾害程度，选择施工掘进压裂孔Ｂ和井下排采煤层气以达到增透消突，保证巷道的安全掘进。

5.在巷道中施工本煤层压裂孔Ｃ，结合地面井储层改造作用，利用井下抽采系统实施井下抽采煤层气，消除煤与瓦斯突出，使该煤层达到安全采掘煤炭的目的，为煤炭资源的采掘提供安全保障。

6.利用煤炭开采技术沿着巷道对经过上述步骤改造后的煤层进行开采，达到煤与煤层共采的目的。

本发明通过在目标煤层先行施工地面煤层气井对煤储层进行改善，抽采煤层气，在对煤炭资源采掘过程中利用地面煤层气井的效果结合井下巷道工程施工井下压裂强化抽采技术实现煤层气资源的开采，做到抽采达标，消突目标煤层的煤与瓦斯突出危险性，最终达到先采气后采煤的良性循环模式。