一种利用径向技术进行立井揭煤的方法技术

本发明专利技术属于煤层气开采领域，具体涉及一种利用径向技术进行立井揭煤的方法，是通过在地面钻井向立井方向施工径向孔，利用径向孔的导向作用进行定向压裂，最大程度上扩大压裂裂缝的延伸范围，提高立井周围煤层的渗透率；施工过程是首先在立井周边100m范围内施工地面垂直孔，然后沿径向朝立井施工径向井。利用已有地面钻孔向立井施工径向分支，然后与压裂技术相结合，利用径向分支的导向作用扩大压裂裂缝影响范围。通过实施该井，将径向井技术与压裂技术高效组合，用于煤矿立井的快速揭煤中，减少井下钻孔施工的工程量，极大地提高了煤矿瓦斯抽放速度，缩短了矿井揭煤的时间，降低了突出危险性风险，保证快速、安全的揭煤。

A Method of Uncovering Coal in Vertical Shaft by Radial Technology

The invention belongs to the field of coalbed methane exploitation, and specifically relates to a method of uncovering coal by using radial technology in vertical wells, which is directional fracturing by drilling radial holes in the direction of vertical wells on the ground and using the directional function of radial holes to maximize the extension range of fracturing cracks and improve the permeability of coal seams around vertical wells; the construction process is first in the 100 m range around vertical wells. The vertical holes on the ground are constructed inside, and then the radial wells are constructed along the radial direction towards the vertical wells. The radial branch of surface boreholes is used to construct vertical wells, and then combined with fracturing technology, the influence scope of fracturing cracks is expanded by the directional role of radial branch. Through the implementation of this well, the combination of radial well technology and fracturing technology is used in the quick coal uncovering of coal mine shaft, which reduces the amount of borehole construction, greatly improves the gas drainage speed, shortens the time of coal uncovering, reduces the risk of outburst, and ensures the quick and safe coal uncovering.

【技术实现步骤摘要】
一种利用径向技术进行立井揭煤的方法
本专利技术属于煤层气开采领域，具体涉及一种利用径向技术进行立井揭煤的方法。
技术介绍
中国煤层一般呈现透气性差、渗透率低的特点，导致地面钻井和井下钻孔的瓦斯预抽效果较差，对煤矿建设和生产带来了巨大的隐患。煤与瓦斯突出是发生在煤矿生产中的一种及其复杂的动力现象，它能在极短的时间内由煤体向巷道或采场突出大量的煤炭并涌出大量瓦斯，造成十分巨大的动力效应，被认为是严重威胁煤矿安全生产的地质灾害。我国的煤与瓦斯突出一般发生在煤层平巷、石门揭煤、上山掘进以及下山掘进。其中石门揭穿煤层的突出次数约占突出总数的5.2%，但其突出强度最大，平均强度为586.1t，且80%以上的特大型突出均发生在石门揭煤。石门揭煤突出有四种类型：爆破揭开煤层时的突出、延期突出、过煤门时的突出及自行冲破岩柱的突出，其中又以爆破揭开煤层时的突出所占比重最大。石门揭开煤层时的煤与瓦斯突出，可以在放炮时揭开，也可以在自行揭煤和过煤门放门坎炮时发生，其特点是不仅强度大而且频率较高。在我国几十起特大型突出事件中，石门揭煤发生的突出就占了75.9%。立井揭煤是煤矿生产建设过程中较为常见的施工环节，也是最容易发生危险的环节，特别对于高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井。立井揭煤通常是在新矿井、新水平或新采区尚未揭露煤层的地点，瓦斯压力、地应力处于原始状态，其突出危险状况未被认识或未被完全认识，在揭穿煤层时，工作面由较坚硬的岩层突然进入较松软的煤层，工作面前方的集中应力容易发生突变，容易发生煤与瓦斯突出危险。若揭煤前煤层瓦斯预抽不到位，极易引发安全事故。但如果采用常规的立井揭煤技术，不仅施工工程量大，而且预抽时间长，效果不一定明显。为解决当前煤矿立井揭煤时间长、工期紧等难题，需采取新的工艺技术措施，增加煤体透气性，缩短立井预抽时间，保证快速、安全揭露煤层。径向井眼可以改善均质和非均质储层渗流通道，有效提高油气运移效率，有效连通透镜体油气藏及岩性油气藏。
技术实现思路
本专利技术为了提高油气运移效率，实现安全揭煤，进而提供了一种利用径向技术进行立井揭煤的方法。本专利技术采用如下技术方案：一种利用径向技术进行立井揭煤的方法，是通过在地面钻井向立井方向施工径向孔，利用径向孔的导向作用进行定向压裂，最大程度上扩大压裂裂缝的延伸范围，提高立井周围煤层的渗透率；施工过程是首先在立井周边100m范围内施工地面垂直孔，然后沿径向朝立井施工径向井。所述地面垂直孔设置于立井周边100m范围内。地面垂直孔的井身施工过程如下：（1）一开采用Φ311.15mm钻头钻入稳定基岩10m，下入J55钢级Φ273.1mm表层套管，固井水泥返至地面；（2）二开采用241.3mm钻头钻进至目的煤层底板以下20m处，下入Φ114.3-177.8mm技术套管，固井水泥返至地面。径向井的施工过程为：第一步用小钻头在套管上磨铣开窗，开窗直径22mm；第二步用高压水力喷射，借助高压射流水力破岩，在油层中喷射出最长100m、直径为1-3in的小井眼，设备地面最大压力138Mpa，同一深度最多射四孔。本专利技术通过在立井周边100m范围内部署一口垂直井，或者利用立井周边100m范围内已经存在的地面钻孔，地面钻孔的煤层段生产套管孔径范围为114.3-177.8mm。利用已有地面钻孔向立井施工径向分支，然后与压裂技术相结合，利用径向分支的导向作用扩大压裂裂缝影响范围。通过实施该井，可得到以下效果：将径向井技术与压裂技术高效组合，用于煤矿立井的快速揭煤中，减少井下钻孔施工的工程量，极大地提高了煤矿瓦斯抽放速度，缩短了矿井揭煤的时间，降低了突出危险性风险，保证快速、安全的揭煤。该项技术是立井井筒揭煤的新突破，为后续井筒开拓延伸及石门揭煤提供了经验借鉴及技术支持。在今后类似的煤矿立井揭煤中，具有广泛的应用前景。附图说明图1为径向压裂揭煤示意图。具体实施方式径向井技术最早应用于石油行业，为低渗透、超低渗透油气田的开采提供了一种经济、快捷的手段。将径向井技术引入到煤层气井的改造中，可实现近井端污染解堵，解除井筒附近应力集中，沟通煤层原始裂隙及导向压裂等多重目的，进而实现煤层气井单井增产的效果。本专利技术属于利用立井周边煤层气井，通过地面钻孔向立井施工径向分支，利用径向井导向作用扩大压裂裂缝影响范围，煤矿立井的快速揭煤中，减少井下钻孔施工的工程量，极大地提高了煤矿瓦斯抽放速度，缩短了矿井揭煤的时间，降低了突出危险性风险，保证快速、安全的揭煤。该项技术是立井井筒揭煤的新突破。1）地面井与立井相对关系在立井附近100m范围内，如果有合适的钻孔，采用已有钻孔，如果没有合适的钻孔，重新施工一口垂直孔。2）地面钻孔要求根据径向井施工条件，地面钻孔初步确定以下井身结构：（1）一开采用Φ311.15mm钻头钻入稳定基岩10m，下入J55钢级Φ273.1mm表层套管，固井水泥返至地面。（2）二开采用241.3mm钻头钻进至目的煤层底板以下20m处，下入Φ114.3-177.8mm技术套管，固井水泥返至地面。3）径向设计及施工根据地面钻孔的位置和立井的位置，设计径向分支的作业层次、作业深度、方位角、长度等参数。根据设计进行径向施工。第一步用小钻头在套管上磨铣开窗，开窗直径22mm；第二步高压水力喷射，借助高压射流水力破岩，在油层中喷射出最长100m的小井眼（直径为1-3in)，设备地面最大压力138Mpa，同一深度最多射四孔。4）压裂设计及施工设计合理的压裂液配方、注入液量、支撑剂量等参数。根据设计方案进行压裂施工，实现对立井煤层定向压裂的目的，达到缩短揭煤预抽时间，减少突出危险性，达到安全快速揭穿突出煤层。本专利技术属于利用立井周边煤层气井，通过地面钻孔向立井施工径向分支，利用径向井导向作用扩大压裂裂缝影响范围，煤矿立井的快速揭煤中，减少井下钻孔施工的工程量，极大地提高了煤矿瓦斯抽放速度，缩短了矿井揭煤的时间，降低了突出危险性风险，保证快速、安全的揭煤。该项技术是立井井筒揭煤的新突破。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用径向技术进行立井揭煤的方法，其特征在于，是通过在地面钻井向立井方向施工径向孔，利用径向孔的导向作用进行定向压裂，最大程度上扩大压裂裂缝的延伸范围，提高立井周围煤层的渗透率；施工过程是首先在立井周边100m范围内施工地面垂直孔，然后沿径向朝立井施工径向井。

【技术特征摘要】
1.一种利用径向技术进行立井揭煤的方法，其特征在于，是通过在地面钻井向立井方向施工径向孔，利用径向孔的导向作用进行定向压裂，最大程度上扩大压裂裂缝的延伸范围，提高立井周围煤层的渗透率；施工过程是首先在立井周边100m范围内施工地面垂直孔，然后沿径向朝立井施工径向井。2.根据权利要求1所述的利用径向技术进行立井揭煤的方法，其特征在于，所述地面垂直孔设置于立井周边100m范围内。3.根据权利要求2所述的利用径向技术进行立井揭煤的方法，其特征在于，地面垂直孔的井身施工过程如下：（1）一开采用Φ311....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亮亮，王越，秦玉霞，白杨，张永成，徐云，张江华，李德慧，张为，崔宇翔，
申请(专利权)人：山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西,14