煤矿区煤层气开发技术现状及发展

在系统研究国内外煤矿区煤层气开发技术现状的基础上,结合我国煤矿煤层气储存及涌出特征,运用现代油气田开发以及煤矿煤层气开发的最新理论与研究成果,在中石油采气采煤创新合作模式的基础上,提出在煤矿废弃矿井/永久采空区采用丛式井钻井技术进行地面间歇式负压抽采,在煤矿采动影响区采用定向长水平钻井技术进行负压抽采煤层裂隙带,实现"一井两用",提高煤层气开发效果,同时降低开采成本;在煤矿开采规划区利用远端对接"U"型井,实现规划阶段抽采煤层、采动阶段二次完井抽采裂隙带、在采空区阶段进行间歇式抽采,实现"一井三用",提高煤层气开发效果。     

晋城矿区废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究进展

废弃矿井煤层气资源丰富,抽采废弃矿井煤层气,已成为煤矿区煤层气的重要资源之一.基于山西晋城矿区废弃矿井煤层气抽采实际,系统介绍了废弃矿井采空区煤层气赋存特征及其地面抽采技术的研究进展,分析了废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究现状和存在的问题,提出了目前我国废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究面临的关键科学问题和研究内容.研究...     

松藻矿区采动稳定区煤层气地面井抽采试验及应用效果

为验证采动稳定区煤层气资源评估、地面井优化设计和安全抽采等成套技术的适用性,在松藻矿区石壕煤矿进行了采动稳定区煤层气地面井抽采试验。在提出稳定区煤层气资源量评价选区基本原则的基础上,利用分源加法评估技术估算了试验点的可抽采煤层气量,进行了230 d的抽采试验,采出煤层气49.7万m~3,约占估算可采气量的30%,拟合的长期最大可采气量达94万m~3。试验表明:试验点采动稳定区内煤层气浓度约30%,分源加法评估结果的准确率受浓度等关键参数取值影响显著;影响采动稳定区地面井抽采效果的关键问题不是地面井筒的变形破坏,而是布井位置选择、钻井设备及工艺的选择、钻完井质量控制等因素,清水钻进工艺在钻越采动裂隙带时宜谨慎使用。     

煤矿采动稳定区煤层气资源评估方法及其应用

受多煤层赋存条件和煤矿井下回采工艺影响,采空区内的大量遗煤导致废弃矿井或老采空区内赋存丰富煤层气资源,对这一资源的准确评估、合理开发和高效利用是我国进行非常规油气资源开发的重大需求,如何准确评估废弃矿井或老采空区的可抽采煤层气资源量是进行高效开发的关键问题。因此,通过分析煤层气的来源、赋存空间和关键影响因素,建立了基于“间接减法”理念的采动稳定区(废弃矿井或老采空区)煤层气资源评估模型,提出了进行采动稳定区煤层气资源评估的方法。运用建立的评估模型和方法,在晋城矿区成庄矿5310工作面区域进行了采动稳定区煤层气资源的地面井抽采试验,单井连续抽采433 d,抽采煤层气资源243.27万m3,抽采量核算与评估结果基本一致,初步证明了评估方法的适用性。     

晋城寺河井区煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术研究

随着煤层气勘探的不断深入,煤矿采空区煤层气已成为煤矿区煤层气重要资源之一。基于晋城矿区寺河井区煤矿采空区分布特征,通过地质分析、采空区煤层气成分、浓度试验和资源量模型计算等方法系统研究了煤矿采空区煤层气资源条件及地面抽采关键技术,揭示了采空区煤层气赋存规律,给出了不同赋存状态下煤层气资源量计算模型和方法,探索了煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术。研究表明,煤矿采空区煤层气来源于煤柱及残留煤层、邻近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。根据吸附气和游离气资源量计算模型计算寺河井区煤层气总资源为213.016×10⁸m³,其中游离气资源为0.102×10⁸m³,吸附气资源为212.914×10⁸m³。采煤方法和采空区密闭性对采空区煤层气的来源和富集程度有重要影响。针对采空区上部岩体裂隙发育特征,将采空区煤层气抽采井身结构由二开优化为三开结构,实现了二开固井封闭断裂带上部含水层,三开下入割缝套管护壁,有效解决了采空区上部含水层涌水对钻井井身稳定性影响及抽采效果等问题。在此基础上,研发了潜孔锤+压缩空气(氮气)钻井工艺,用氮气取代空气作为循环介质,形成了安全揭露含气断裂带钻井工艺技术,为采空区煤层气安全抽采探索了有效途径。     

地面井“三圈”耦合瓦斯抽采技术理论与应用

针对地面井瓦斯抽采浓度低、产气量少、抽采周期短的问题，通过“三圈”对地面井瓦斯运移影响的机理进行分析，同时优化地面井布井位置，在首山一矿开展了采动区、采空区地面井瓦斯抽采试验。结果表明，采动裂隙圈影响地面井的单日产气量，采空区裂隙圈影响地面井的产气周期，覆岩垂直裂隙圈影响地面井的产气浓度，回采作业对于上覆邻近煤层具有一定的卸压效果。采动井布置在采动裂隙圈、采空区裂隙圈和覆岩垂直裂隙圈耦合区域内，抽采浓度高，单井产气量高且产气周期长，其中SSCD-06采动井布置于“三圈”耦合区域内，产气浓度持续100%,最高日抽采量可达4.1万m³,已持续产气260 d,累计产气260.7万m³。研究结果验证了地面井“三圈”耦合瓦斯抽采技术的优越性，对优化地面井瓦斯抽采布置方案具有重要的指导意义。     

潘庄井田试验区采空区地面井抽采制度及配套工艺研究

因压降速度不合理和抽采工艺不完善,造成采空区煤层气井生产周期短,产气量低,资料录取不准确的现状,通过对潘庄井田试验区15口采空井抽采工作的摸索和试验,探索了"四段制"的抽采制度和合理的井口压力控制范围,初步形成了适合潘庄井田试验区采空区地面井抽采工艺技术,单井平均日产气量2000m~3,生产周期达3年以上。     

采动区远程卸压煤层气地面直井抽采机理分析

以淮南矿区为实例,以实现远程卸压煤层气地面直井高效抽采为目的,研究了远距离保护层开采对被保护层的卸压增透作用及远程卸压煤层气解吸、渗流、运移及富集机理。结果表明研究区位于弯曲下沉带内远程卸压煤层气主要来自被保护层中的充分卸压区及部分卸压区,采动造成的层外卸压作用使吸附于煤层中煤层气得到解吸,同时通过采动增加裂隙和减小有效应力的双重作用大幅增加了被保护层渗透性。卸压煤层气采动初期富集于采空区中部的上覆被保护层中;采动后期富集于采空区四周由采动影响线和压实线确定的O形圈内。     

煤矿采动区地面L型顶板水平定向井抽采技术及试验北大核心

为解决井下采掘衔接紧张及上隅角瓦斯超限的问题,结合井下高位钻孔抽采与采动区地面直井抽采技术的特点,提出采动区地面L型井抽采技术。在深入分析采动区地面L型井与传统L型定向井区别的基础上,指出该技术的关键点包括井型结构设计和井位层位选择技术、井身层位导向钻进和疏通技术、地面安全抽采控制技术。在山西晋煤集团寺河煤矿3313工作面开展了采动区地面L型井抽采技术试验,结果表明:地面L型井抽采瓦斯浓度平均80%,平均抽采瓦斯纯流量2.2万m^3/d,上隅角瓦斯浓度平均降幅46.5%,为工作面瓦斯涌出治理起到关键作用,验证了该技术在煤层气开发及瓦斯涌出治理领域的巨大潜力,为我国煤矿区采煤采气一体化开发提供了新的技术途径。     

寺河井田穿煤柱下组煤煤层气水平井钻井技术研究

下组煤煤层气超前预抽已成为煤矿区煤与煤层气共采的重要任务。以寺河井田为例，通过分析3号煤层采动卸压后下伏岩层应力分布、裂隙演化及渗透率变化规律，研究了通过地面抽采下煤组煤层气降低瓦斯含量的可行性，开展了下组煤地面煤层气抽采井位部署方法、钻井技术工艺及关键排采技术等研究。结果表明：下组煤15号煤层渗透率增加约2.20倍，有利于15号煤层进行地面煤层气预抽；根据煤层气开发工程要求，按照地面井下综合分析的方法，优化部署了穿煤柱下组煤水平井煤层气抽采井位，设计了三开钻井井身结构，优化了井眼轨迹设计及钻井轨迹控制技术，研究了不同钻井层段的钻井液体系、裂隙发育段堵漏及分级固井工艺等钻井技术；为有效减少L型水平井排采中管柱磨阻，采用“大井扶斜正+双保接箍防偏磨+导向器降扭矩”工艺。所实施的穿煤柱下组煤水平井，最高日产气量9522 m³,14个月内累计产气量220万m³,产气效果理想，证明了技术工艺的可行性。     

Technological framework of coordinated coal mining and coalbed methane

According to the mining mechanisms of CBM combined with coal structure and the key technologies of coordinated mining coal and coalbed methane under different mining coal models, the theoretical foundation of coordinated mining of coal and coalbed methane was expounded, and the mining models of coordinated mining of coal and coal-bed methane were classified. This research can provide a reference to safety production of coal mines and development of CBM resources.     

贵州煤矿地面抽采瓦斯方案分析

煤层瓦斯含量高,透气系数低,瓦斯严重威胁矿井的正常生产。根据贵州煤矿煤层瓦斯赋存特点,结合国内外地面抽采瓦斯技术,提出地面钻井抽采矿井采空区瓦斯,多分支井抽采矿井煤层瓦斯抽采方案,预计将取得良好的抽采效果。     

双U型水平井技术在保德煤矿瓦斯抽采中的应用研究

在保德煤矿首次采用了双U型井技术实施瓦斯抽采,该工程根据煤矿的瓦斯抽采需要,在实现了矿区瓦斯地质研究的同时,解决了本煤层的预抽、下煤层的试采及双煤层的合采等技术目标。同时,创新性地在井斜角大于45°的造斜段下入玻璃钢套管,解决了煤矿后续掘进巷道的安全需求。通过实践验证了随钻预测及随钻定向监控的技术思路和工程措施,取得了良好的技术效果。同时还可以抽采相邻工作面开采的卸压瓦斯及部分采空区瓦斯,其技术思路先进,可供同类矿井参考借鉴。     

煤层气U型井施工工艺探讨

以屯兰矿TL-U-18301煤层气井为研究对象,研究“U”型井施工工艺,通过合理的钻孔布置,过卸压区对下组煤煤层气进行抽采,以解决采掘工作面瓦斯突出问题。本文分别介绍了“L”井和直井的钻具组合、定向等方面,并对两井连通技术进行了说明,总结了施工中的几点认识。结果表明:完井周期44天,其中“L”井井深1142.88 m,直井井深481 m,两井连通,钻进效率高,轨迹精准,为矿井解决瓦斯问题提供了新思路。     

象山矿井隐蔽致灾地质因素分析及防治措施

为切实提升煤矿安全生产管理水平，有效防范和遏制重特大事故发生，对象山矿井的隐蔽致灾因素进行探究。梳理了象山矿井现有的地质成果，结合煤矿隐蔽致灾因素具有隐蔽性、时变性、突发性、难探测和难预防的特点，对其地面和矿井内的钻孔、煤层气井、地质构造、瓦斯、煤层自燃、煤尘爆炸、老空区和导水裂隙带等因素进行了分析。总结出该矿井内的封闭不良钻孔、瓦斯、奥灰水、导水裂隙带等主要隐蔽致灾因素，并提出了相应的预防和治理措施。     

废弃煤矿瓦斯资源信息管理云平台研发

针对在我国煤炭行业改革的大环境下的废弃矿井瓦斯利用与规划问题,为了能更直观、清晰地查阅管理数量庞大且繁杂的废弃矿井瓦斯赋存资源信息,更智能地对废弃矿井瓦斯资源的可抽性进行评判,建立包含废弃煤矿瓦斯含量、瓦斯资源量等多源异构信息的数据仓库,开发了具有快捷编辑、多源查询、动态更新、可视统计、空间分析、图表制作等功能为一体的...     

煤矿区钻探技术装备新进展与展望

我国煤层气资源非常丰富。在煤矿区,煤层气(瓦斯)开发具有增加洁净能源供给、提高煤矿安全生产保障能力、减少温室气体排放等多重效益。地面钻井开发与井下钻孔抽采是煤矿区煤层气(瓦斯)开发的基本途径,同时也是煤矿区应急救援的主要手段。本文介绍了煤矿区地面煤层气开发新技术装备,大直径钻孔施工技术与装备及井下中硬、松软煤层和岩层瓦斯抽采钻孔成孔技术与装备。在此基础上分析了在新形势下煤矿区煤层气(瓦斯)抽采钻孔成孔技术和装备发展需求,为我国煤矿区煤层气(瓦斯)钻孔成孔提供借鉴。     

晋城矿区煤与煤层气共采研究进展及急需研究的基本问题

晋城矿区是我国最大的无烟煤生产矿区,自投产以来,受制于矿井煤层高瓦斯含量,常规井下抽采难以满足矿井安全高效生产的需要。晋煤集团通过探索地面抽采技术、井下抽采技术和地面与井下联合抽采技术,形成了"采煤采气一体化"的立体抽采模式,称为"晋城模式",并在国内推广应用,取得了好的效果。基于晋城矿区实际,提出了煤与煤层气共采的基本概念,分析了煤与煤层气共采研究现状,介绍了"采煤采气一体化"的煤矿瓦斯治理模式、地面抽采关键技术和井下抽采关键技术,并提出了今后一段时间内的努力方向和急需研究的几个基本问题。