[发明专利]煤层群井地联合分层压裂分组合层排采方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多煤层瓦斯抽采方法，尤其涉及一种煤层群井地联合分层压裂分组合层排采方法。

背景技术

煤层气是一种新型洁净能源，我国煤层气资源丰富，新一轮资源评价表明，我国埋深2000 m以浅的煤层气地质资源量约36.81万亿m3,居世界第三,开发潜力巨大,同时，煤层气还是一种强烈的温室效应气体,其温室效应是相同数量二氧化碳的21.5倍。但作为一种危险因素,由其引发的瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出已成为我国煤矿安全生产的最大危害,成为制约矿井安全高效生产的瓶颈。

瓦斯治理的根本措施就是抽采瓦斯,若能解决瓦斯抽采难问题,不仅可以减少煤矿瓦斯事故的发生,而且可以增加优质清洁能源供给,改善能源供给结构,推动节能减排,保护生态环境。目前，瓦斯治理分为地面煤层气开发和井下瓦斯治理两部分，其中地面煤层气开发技术仅在沁水盆地、辽宁阜新盆地等个别矿区取得了较好效果,其昂贵的钻井费用使很多矿井望而却步，井下瓦斯抽采以实现矿井安全生产为目的,以实施各种类型的井下钻孔为手段进行瓦斯抽采。但常规的井下钻孔瓦斯抽采半径小,抽采效果差,很难短时间实现煤层消突和获取高浓度瓦斯资源的目的,往往以密集布孔和煤层顶底板抽采巷等高工程投入为代价进行抽采。专利CN103174453 A提出一种井下多煤层分层水力压裂方法，但该方法仅仅使用井下压裂设备，功率有限压裂范围小，且进行的合层抽采，没有对多煤层进行分组，煤储层间的层间差异，往往造成严重的层间的干扰，甚至出现倒灌现象严重影响产能。近年来出现的大量井下增透措施试验，其中水力压裂取得了不错的效果，也暴露了一些问题，如井下压裂设备由于受空间限制，往往牺牲功率为代价来减小设备尺寸，从而在压裂过程中出现由于动力不足造成的压裂失败，达不到预期效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤层群井地联合分层压裂分组合层排采方法，即保证了水力压裂的影响范围，又降低了打井的费用，可有效避免各储层间由于储层物性特征的差异过大导致的煤储层之间流体流动产生相互干扰，部分煤储层不能发挥应有的产能。

    为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：煤层群井地联合分层压裂分组合层排采方法，包括如下步骤：（1）若顶层煤层没有突出危险性，则首采顶层煤层，并在顶层煤层内开挖抽采巷道；若顶层煤层有突出危险性，则在距离顶层煤层10-20m的顶板内施工抽采巷道，（2）在地面建立压裂泵房，在压裂泵房处施工煤层开发地面垂直井，施工联络巷，联络巷连通垂直井和抽采巷道，（3）在垂直井中下入与压裂泵房内水力压裂泵组连接且用于输送压裂液的耐高压管路，并将耐高压管路沿抽采巷道铺设，（4）从抽采巷道向下施工测试钻孔，测试钻孔穿过抽采巷道下侧的多层煤层，通过测试钻孔测试抽采巷道下侧每层煤层的物性参数，（5）根据煤储层的物性特征，将抽采巷道下侧的多层煤层分组，分组标准为：将煤储层渗透率相差不超过30%、瓦斯压力差值小于0.5MPa、初始含气饱和度相差10%则划分为同一组；（6）实施压裂抽采单元，压裂抽采单元包括穿层钻孔，压裂抽采单元内穿层钻孔的数量与煤层分组个数相等，每个穿层钻孔对应一组煤层，穿层钻孔钻至该穿层钻孔的对应组煤层中的最下层煤层，通过穿层钻孔对该穿层钻孔的对应组内所有煤层依次实施压裂和排采，同一穿层钻孔内对同组煤层压裂时按照从下至上的顺序依次对相应煤层实施压裂，同一穿层钻孔内对同组内所有煤层同时实施排采。

    在步骤（6）中，通过穿层钻孔实施压裂时，先将穿层钻孔内下入套管柱，套管柱上对应相应组内所有煤层均设有喷射孔，喷射孔设置在套管柱的侧壁上并向侧边伸出，喷射孔的外圈表面包覆有橡胶层，对套管柱及相应穿层钻孔孔壁之间注浆封孔后，在套管柱内下入压裂管至要压裂煤层对应处，所述压裂管顶端连接耐高压管路，压裂管的出液口的上侧和下侧均设置封隔器，利用压裂管输送压裂液对相应煤层实施压裂。

对应同组煤层共设置多个穿层钻孔，对应同组煤层的相邻两穿层钻孔在该组煤层中第一层煤层的见煤点间距小于水力压裂影响半径的2倍。