一种刀柱式老空区及下煤层煤层气联合开采的方法

摘要

本发明公开了一种刀柱式老空区及下煤层煤层气联合开采的方法。该方法首先对矿井进行勘测，由地面向老空区底板岩层以下5~20米处施工水平井，进行煤层气抽采；当煤层气抽采量下降到初始值Q₁的20%~40%，循环停抽‑降压‑抽采的过程，当抽采量下降到Q₁的20%以下时，压裂煤岩层，并进行水平井垂直段延伸，安设排采设备，进行煤层气抽采，记录此时抽采量为Q₂；当抽采量下降到Q₂的20%以下时，注入二氧化碳气体驱替，再次抽采煤层气，直至煤层气抽采量下降到的8m³/min时停抽。该发明解决了原有抽采钻井与老空区储层接触面积有限、抽采范围小的难题，同时避免了钻井施工到裂隙带上方施工难度大、成孔率低的问题。

主权项

一种刀柱式老空区及下煤层煤层气联合开采的方法，其特征在于：包括以下步骤：1）根据矿井采掘情况、煤层柱状图以及井上下对照图等已有地质采掘资料并结合物理勘测手段确定井下上部煤层已开挖的刀柱式开采老空区参数以及下部煤层与上部老空区之间的距离D；所述老空区参数包括柱采区的范围、数目以及煤柱数目、大小、分布位置；2)由地面向刀柱式老空区底板以下5~20米岩层处施工水平井；水平井由井下向地面延伸处依次分为水平井水平段、造斜段、水平井垂直段以及水平井地面端，其中水平井地面端设有密封装置并连接抽采管，抽采管上设有阀门Ⅰ，水平井近地面端进行密封；3）打开阀门Ⅰ由抽采管对水平井进行第一次煤层气抽采，记录此时单位时间内煤层气抽采量Q₁；4）当单位时间内煤层气抽采量下降至Q₁的20%~40%时，关闭阀门Ⅰ，停抽12~36小时，之后再次打开阀门Ⅰ，同时降低抽采压力继续进行煤层气抽采；当单位时间内煤层气抽采量再次下降至Q₁的20%~40%时，再次关闭阀门Ⅰ，停抽12~36小时，之后再次打开阀门Ⅰ，再次降低抽采压力进行煤层气抽采；循环上述停抽‑降压抽采的过程，直至抽采压力降低至比大气压低80~100kpa；5）当单位时间内煤层气抽采量下降至Q₁的20%以下时，将抽采管拆卸，由井口下放分段压裂设备，对水平井水平段与下部煤层之间以及水平井水平段与上部老空区之间的层间岩层实施定向压裂；6）将水平井垂直段进行垂向延伸，直至延伸至下部煤层底板5~20米范围处；7）由水平井垂直段处安设排采设备，排采设备由井下到地面部分依次设有抽油泵、抽油管，抽油管内设有抽油杆，地面设置的抽油机通过抽油杆驱动抽油泵对水平井垂直井段内的水进行排采；水平井垂直段地面端由四通分为三条支路：排水管、抽气管、注气管，排水管连接井下抽油管，地面端设有阀门Ⅱ，抽气管地面端连有阀门Ⅲ，注气管地面端连有阀门Ⅳ，注气管的井下部分一直延伸到水平井水平段内，且位于水平井水平段内为筛眼段，水平井垂直井段近地面端进行密封，地面设有密封装置；打开阀门Ⅱ和阀门Ⅲ，由抽油机通过抽油杆驱动抽油泵对水平井垂直井段内的水进行抽采，同时由抽气管进行煤层气抽采，记录排采中单位时间内煤层气最大抽采量Q₂；8）当单位时间内煤层气抽采量下降至Q₂的20%以下时，关闭阀门Ⅱ，阀门Ⅲ，打开阀门Ⅳ由注气管向水平井内注入压力为4~30MPa的CO₂ 气体24~72小时，关闭阀门Ⅳ，静待12~48小时；9）再次打开阀门Ⅱ，阀门Ⅲ，由排采设备再次进行排水降压以及煤层气抽采；10）当单位时间内煤层气抽采量下降至8m³/min以下时，停止煤层气抽采。