工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井成井方法技术

一种工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井成井方法，可解决现有的在采动塌陷影响区施工地面抽采瓦斯钻井成井率较低的技术问题。包括以下步骤：S100、布置钻井；S200、设置钻井结构；S300、选择钻井采气层位；S400、选择钻井井底层位；S500、钻井施工与管理。本发明专利技术通过研究岩层移动规律，结合具体的地质条件，对钻井平面布置、结构设计、采气层位及井底层位的合理选择、钻井施工技术与管理等五个方面的关键技术控制，合理设计每个钻井的具体参数，大大提高了工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井的成井率。

Drilling method of surface gas drainage in overburden mining area of working face

【技术实现步骤摘要】
工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井成井方法
本专利技术涉及抽采瓦斯
，具体涉及一种工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井成井方法。
技术介绍
钻井抽放是国内外煤层瓦斯抽放的主要方式。钻井抽放有地面钻井抽放和井下布孔抽放两种。在抽放上方被保护煤层瓦斯方面，美国较多的采用地面钻孔法，其他国家多采用井下抽放卸压瓦斯的方法。利用地面钻井抽采工作面上覆采动区的煤层瓦斯，能很好地解决低透气性煤层的瓦斯抽采难题，但因钻井的成井率低，严重限制了该技术的推广应用。由于地面钻井抽采工作面上覆采动卸压区的煤层瓦斯是在采动塌陷影响区进行的，受井下开采塌陷破坏影响钻井成功率一般只有50％左右，地面瓦斯抽采钻井一旦失败，不仅造成极大的工程浪费，还对井下安全生产留下重大隐患。因此，提高工作面上覆采动区地面钻井抽采瓦斯的成井率是地面钻井抽采卸压区煤层瓦斯技术应用的关键。
技术实现思路
本专利技术提出的一种工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井成井技术方法，可解决现有的工作面上覆采动区地面钻井抽采瓦斯的成井率较低的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井成井方法，包括：S100、布置钻井；S200、设置钻井结构；S300、选择钻井采气层位；S400、选择钻井井底层位；S500、钻井施工与管理。进一步的，所述步骤S100中布置钻井，具体包括采用两井抽放，分别设置抽放半径，同时保证两井抽放半径相交点要大于被保护层工作面宽度，保证回采工作面在被保护范围内；进一步的，所述步骤S200设置钻井结构；具体包括地面抽采瓦斯钻井采用3层套管结构：新生界护壁套管、基岩段工作套管和生产套管(筛管)，其中，所述新生界护壁套管为新生界下置石油套管，下至风氧化带下稳定基岩地层并注水泥浆固井，以防新生界塌井造成含水层水涌入矿井；所述基岩段工作套管为钻井至被保护煤层顶板下置石油套管，并注水泥浆固井，作为抽采瓦斯通道。所述生产套管(筛管)为工作套管以下至保护煤层顶板，此段下置的筛管，不固井；在采动区上方抽采瓦斯，钻井必将受到采动影响破坏。为保证在采动影响下钻井的正常工作，三路套管均选择钢材质量好、厚度大、抗压、抗剪等综合抗破坏变形性能强的无缝石油地质管材，壁厚10mm以上，套管连接采用等厚钢箍丝扣连接。进一步的，所述步骤S300选择钻井采气层位；主要抽采上方采动卸压区被保护煤层的瓦斯。采动卸压区被保护煤层底板主要为泥岩、砂质泥岩，铝质含量高，裂隙不发育，封闭性较好；其煤层顶板普遍发育一层厚层的中细砂岩，其裂隙发育，透气性好。为达到抽采上方采动卸压区被保护煤层瓦斯目的，设计将工作套管下到被保护煤层顶板砂岩以上2m，将被保护煤层顶板砂岩层纳入采气层位；设计将生产套管下到保护煤层顶板，将保护煤层顶板采动裂隙带纳入采气层位。进一步的，所述步骤400选择钻井井底层位；由于钻井的采气段(筛管)采用裸孔、裸管非固井设计，因此岩层中的地下水必将涌入钻井。如果钻井中的水位高于被抽采煤(岩)层深度，水压高于瓦斯压力时，就可能造成钻井无法出气而废井。即使在钻井施工结束后采取了排除井内积水的措施，但使用时间一长,钻井内仍可能重新积水，尤其是受到采动影响后，煤层的透气性增加的同时，含水层的渗透率也增强，向钻井内的涌水也随之增强。地面瓦斯抽排泵形成的负压非常有限，不可能从地面排除井内积水，因此，只有将钻井内积水引入井下。煤层开采后,工作面上方覆岩常形成采动影响“三带”(冒落带、导水裂隙带、弯曲下沉带)，因此，地面瓦斯抽采钻井的井底位置应选在冒落带以上的裂隙带下部。这样,当工作面采过钻井后，导水裂隙带波及到钻井，将钻井内积水导入井下，确保钻井出气畅通，同时也能抽放开采煤层工作面采空区的瓦斯。如果井底层位选择过高，一旦导水裂隙带不能有效与钻井沟通，不能完全排放钻井内的积水，必将影响到抽采效果，甚至造成废井；如果井底层位选择过低，进入开采煤层形成的冒落带中，造成钻井完全与开采煤层工作面采空区连通，会造成采空区向钻井大量漏风，地面钻井抽采瓦斯浓度下降，抽放负压也降低，不利于煤层的瓦斯抽采。开采煤层工作面采空区漏风严重，甚至可能引起采空区煤层自燃发火，带来安全隐患。钻井与采空区漏通严重，对钻井后期封闭也极为不利，甚至带来水患威胁。进一步的，所述步骤S500钻井施工与管理；钻井施工工序为：一开钻进过新生界风化带→一次测井→下新生界护壁套管→固井→止水检查→二开钻进保护煤层底板10m→二次测井→封闭下段到保护煤层顶板→扩孔到被保护煤层顶板→搭桥→下基岩工作套管→固井→止水检查→透孔→下筛管→洗井→排水。这种施工工序能确保采气层位和井底层位的准确，提高钻井施工效率。由上述技术方案可知，本专利技术通过研究岩层移动规律，结合具体的地质条件，对钻井平面布置、结构设计、采气层位及井底层位的合理选择、钻井施工技术与管理等五个方面的关键技术控制，合理设计每个钻井的具体参数，大大提高了工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井的成井率。在中煤新集一矿实际应用中12个钻井百分之百成井。附图说明图1是本专利技术方法的流程图；图2是本实施例应用案例131303工作面瓦斯抽采钻井布置示意图；图3本实施例应用案例试验区工作面及瓦斯抽采钻井分布示意图；图4本实施例应用案例钻井结构示意图；图5本实施例应用案例钻井采气层选择示意图；图6煤层采空区上方“三带”与钻井关系示意图。具体实施方式为使本专利技术实施目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分，而不是全部的实施例。如图1所示，本实施例所述的工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井成井技术，包括以下步骤：S100、布置钻井；S200、设置钻井结构；S300、选择钻井采气层位；S400、选择钻井井底层位；S500、钻井施工与管理。以下结合具体应用案例具体说明中煤新集一矿11-2煤层开采时，利用地面钻井对上覆13-1煤层及11-2煤采空区瓦斯进行抽放，达到对13-1煤层安全开采的目的。包括以下内容：第一节：工程概况新集一矿13-1煤层为矿井主采煤层，不仅瓦斯涌出量大，而且具有突出危险性，煤层煤质松软，原始透气性低，预抽瓦斯非常困难，采用局部防治突出措施难以保证矿井安全生产，且严重制约了采掘效率。而在13-1煤层下方垂距70m左右的11-2煤层赋存较稳定，不具有突出危险。为了解决13-1煤层开采时瓦斯治理问题，通过调整采掘部署，优先开采11-2煤层，使13-1煤层卸压增透，并预抽被保护层13-1煤层瓦斯，达到先抽后采、区域防突目的。井下预抽的方法是在距13-1煤层底板15～25m布置一底板抽排巷，然后在底抽巷内布置钻场向上打钻抽放13-1煤层瓦斯。这样，施工周期长，巷道投资大。为此开展地面钻井预抽11-2煤层工作面上覆采动区13-1煤层瓦斯试验研究，即在11-2煤层工作面对应的地面施工瓦斯抽采钻井，一方面预抽13-1煤层卸压瓦斯；另一方面还可抽放11-2煤层采空区瓦斯。第二节：地面抽采瓦斯钻井成井技术1、钻井布置从淮南地区地面钻井预抽采动卸压区煤层瓦斯实践证明，抽放半径可达220m，为留有余地，抽放半径设为200m，同时保证两井抽放半径相交点要大于被保护层工作面宽度，保证回采工作面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井成井方法，其特征在于：包括以下步骤：S100、布置钻井；S200、设置钻井结构；S300、选择钻井采气层位；S400、选择钻井井底层位；S500、钻井施工与管理。

【技术特征摘要】
1.一种工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井成井方法，其特征在于：包括以下步骤：S100、布置钻井；S200、设置钻井结构；S300、选择钻井采气层位；S400、选择钻井井底层位；S500、钻井施工与管理。2.根据权利要求1所述的工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井成井方法，其特征在于：所述步骤S100中布置钻井，具体包括采用两井抽放，分别设置抽放半径，同时保证两井抽放半径相交点要大于被保护层工作面宽度，保证回采工作面在被保护范围内。3.根据权利要求2所述的工作面上覆采动区地面抽采瓦斯钻井成井方法，其特征在于：所述步骤S200设置钻井结构，具体包括地面抽采瓦斯钻井采用三层套管结构：新生界护壁套管、基岩段工作套管和生产套管；其中，所述新生界护壁套管为新生界下置石油套管，壁厚≥10mm，套管连接采用等厚钢箍丝扣连接，下至风氧化带下稳定基岩地层并注水泥浆固井，以防新生界塌井造成含水层水涌入矿井；所述基岩段工作套管为钻井被保护煤层顶板砂岩以上至高出地面3m下置石油套管，并注水泥浆固井，作为抽采瓦斯通道；所述生产套管为至保护煤层顶板采动裂隙带下部至工作套管底口向上5m，此段下置的筛管，不固井。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志根，廉法宪，
申请(专利权)人：中煤新集能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34