[发明专利]一种定向钻井采煤的新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种定向钻井采煤的新工艺，主要针对埋藏于地下500米至数千米以下深度的煤层的开采。

背景技术

传统采煤工艺技术是通过构建采煤通道，使用人工炸药采掘，或使用机械采掘设备，通过运输或提升装置，将采掘的煤炭运至地面。传统采煤工艺由于岩石应力作用，深度一般不超过1000m，建设周期长，成本高，环境破坏大，瓦斯、塌方、透水等安全事故多，而本专利实现了井下无人开采和煤气合采，不受深度的限制，同时具有经济、安全、环保的优势。

发明内容

为克服现有技术之不足，本发明利用定向钻井采煤就是利用定向钻井工艺，使用特定的水力切割钻头及特定的管柱，配制一定性能的流体，将流体作为承载体，利用流体的流速将地下深层煤混合物带出地面，实现井下无人化掘进。本发明提供一种定向钻井采煤的新工艺，尤其是位于地下千米以下深度的煤层的水力开采流体承运的方法。该方法具体包括：

(1)利用定向钻井工艺，使用特定的水力切割钻头及特定的管柱，配制一定性能的流体，将流体作为承载体，利用流体的流速将地下深层煤混合物带出地面；

(2)利用三相分离器系统，将混合物中的泥浆、煤、气进行分离。

上述的方法，可根据煤炭资源勘探的资源量，地质构造的实际情况编制资源区域的整体开发方案，可以实施单井开发，此时特定的管柱为双层管柱。也可以实施多井开发，其中一井或者多井为钻采井，其他井为导出井，此时特定的管柱为单层管柱。还可以实施多井同层同时开发。

上述方法，可先钻至最深煤层顶部后，下套管固井，再钻开水泥塞，打开煤层。

上述的所分离的煤气(CH4)进入气体处理站，加压后至用户；煤块进入洗煤车间，加工后精煤转至精煤库进行后期的销售；泥浆循环至循环池循环使用。

上述的方法，洗煤车间的灰粉、矸石进入矸石粉磨间，加工至200目以下的材料，用于泥浆配浆；洗煤间的废水转至泥浆配液间，用于配制泥浆，泥浆从三相分离器流入沉淀池，将粉煤和细砂粒沉淀，沉淀物转至洗煤间处理，泥浆循环至循环池使用。

上述的方法，在多套的煤层开发中，要依据由深至浅的原则开发，要求煤层的压力系数大于0.9。

上述的定向钻井工艺，包括使用井下电视、定位仪、方向仪设施，以确保掘进的质量。特定的水力切割钻头，要依据煤层的厚度、倾角，定制不同参数的水力切割钻头，主要参数包括：转速、水眼直径、水眼喷射角。根据产能，使用不同直径的管柱，流体的性能要依据煤层压力系数、密度配制，主要性能指标包括：密度、粘度、切力。流体配方主要由水、坂土、烧碱、煤粉及矸石粉配制而成。泥浆泵的参数主要是压力和排量。

根据开发方案，实施多井、多层井网设置，实施定向钻井煤炭开采作业。

对于多煤层的矿区最好采取先开采底层煤层，然后，依次向上层推进的方式开采。本发明是实现煤田的气、固体同步开采为一体的煤炭开发技术，特别适用于常规方法不可采或者开采不经济的煤层，同时适用于煤炭地下气化的气化通道的建立。

本发明具体优点如下：

1、实现煤田的气、固体同步开采，资源利用率高；煤的采收率可达80％以上；气全部回收利用；

2、井下无人，水力作业，避免常规煤炭开采的瓦斯爆炸、塌方等安全生产事故。

3、环保方面比常规煤炭开采更具有优势，不破坏周围环境，生产占地小，无污染水排放，无废料、矸石，无粉尘，煤气被充分回收利用。

4、可充分利用各地存量资源，避免了煤炭的长途运输，减少能耗。

5、建设投入少，周期短，生产效率高。

6、大力勘探开发以焦煤为主的深层资源，可以弥补资源短缺的问题，效益显著。

附图说明

图1为本发明的工艺流程剖面图；为本发明的定向钻井掘进系统(单井)