地面垂直井与井下穿层钻孔联合卸压煤层气抽采方法

摘要

本发明公开一种地面垂直井与井下穿层钻孔联合煤层气抽采方法，首先，在目的煤层（9）的地面（1）钻设地面垂直井（2），并实施水力压裂，形成有规律的水力压裂影响区范围（4），利用地面瓦斯抽采装置对目的煤层（9）进行预先瓦斯抽放；然后，在目的煤层底板岩巷（6）中合理设置井下钻场（8），采取井下穿层钻孔（7）技术在钻场（8）中钻设多个放射状直孔，利用井下瓦斯抽采装置进行二次瓦斯抽放，保证待采煤层瓦斯含量达到安全开采标准以下。采取地面直井（2）与井下穿层钻孔（7）相结合的方法进行煤层卸压消突，可解决普通瓦斯抽采方法抽采周期长的问题，同时最大限度的减少煤层存在的盲区，为煤炭安全开采提供保障。

主权项

地面垂直井与井下穿层钻孔联合煤层气抽采方法，包括以下几个步骤，其特征在于：步骤1：利用现有探测技术对目的煤层（9）分布情况进行充分了解，根据目的煤层（9）分布情况和常规高压水力压裂影响区范围（4）大小，在目的煤层（9）的地面（1）合适位置设置地面垂直井（2）井位，结合高压水力影响区范围（4）大小确定垂直井（2）井位间距和数量保证尽可能覆盖整个目的煤层（9），减少煤层气抽放盲区大小；步骤2：根据地面垂直井（2）井位布井方案，利用常规钻井技术钻设垂直井至目的煤层（9）合适位置停钻，地面垂直井（2）井筒位于目的煤层上顶板（3）以上部分采用套管完井，目的煤层上顶板（3）以下部分采用玻璃钢套管完井；步骤3：地面垂直井（2）施工完成后，在地面（1）安装高压水力压裂装置，依次通过地面垂直井（2）注入高压水至目的煤层（9），对目的煤层（9）实施常规水力压裂，同时在压裂过程中，根据目的煤层（9）特征属性选择合适的支撑剂和加砂量，对压裂裂隙进行支撑，增加目的煤层（9）渗透性；步骤4：水力加砂压裂作业完成后，拆除地面高压水力压裂装置，并在地面（1）设置相应的瓦斯抽放管路与抽放系统对目的煤层（9）实施常规降压排水瓦斯抽放作业，当地面垂直井（2）的瓦斯抽采量降低至无法正常排采时停止瓦斯抽放，拆除瓦斯抽放管路与抽放系统，对地面垂直井（2）实施封堵；步骤5：根据目的煤层（9）分布情况和垂直井高压水力压裂区范围（4）大小，在目的煤层底板巷道（6）中设置若干个钻场，所设钻场间距与数量根据地面垂直井（2）的高压水力压裂区范围（4）和地面瓦斯抽放系统抽放瓦斯的影响范围进行设计，保证尽可能覆盖整个目的煤层（9）；步骤6：结合煤层下底板（5）岩层和目的煤层（9）特性，可选择适合穿层钻孔的钻具依次在井下钻场中钻设若干直孔至目的煤层（9）合适位置后停钻，井下直孔钻进距离根据目的煤层（9）中水力压裂影响区范围（4）大小确定，井下直孔钻进方向呈放射状，扩大钻场可覆盖范围；步骤7：待井下一个钻场中穿层钻孔作业完成后，在钻场中安装瓦斯抽放管路和抽放系统通过井下直孔（7）对目的煤层（9）进行二次瓦斯抽放处理，直至目的煤层（9）瓦斯含量和压力达到安全开采标准，待一个钻场中瓦斯抽放作业完成后，转至下一个钻场重复步骤6～7，直至井下作业完成；步骤8：地面垂直井（2）钻井作业、高压水力压裂作业和瓦斯抽放作业全部完成后，对地面垂直井（2）井口进行封堵，然后转至井下钻场钻设井下直孔（8）并实施瓦斯抽放作业，直至整个目的煤层（9）瓦斯抽放作业完成。