一种采空区与下组煤联合抽采井身结构制造技术

本实用新型专利技术属于煤层瓦斯抽采技术领域，具体为一种采空区与下组煤联合抽采井身结构。该结构可以对上部采空区卸压瓦斯进行负压抽采，同时对下组煤层瓦斯进行预抽，井身结构具有简便易行自身稳定性好的特点。包括直径依次减小的一开钻孔、二开钻孔、三开钻孔；一开钻孔钻至地表以下50位置处，一开钻孔内设置表层套管，一开钻孔与表层套管间环空设置一开水泥环；二开钻孔由一开钻孔底部至上部煤层煤柱底板下2m，上部煤层采空区冒落带和上部煤层采动裂隙带井段设置二开筛管，二开筛管到地表连接二开套管，二开套管和二开钻孔之间环空设置二开水泥环，固定二开套管；三开钻孔由二开钻孔底部至下部煤层底板以下40m。至下部煤层底板以下40m。至下部煤层底板以下40m。

【技术实现步骤摘要】
一种采空区与下组煤联合抽采井身结构


[0001]本技术属于煤层瓦斯抽采
，具体为一种采空区与下组煤联合抽采井身结构。

技术介绍

[0002]煤炭开采过程中，采空区周围岩体内的原有应力平衡状态被破坏，引起应力的重新分布。煤层顶板出现典型的垂向分带特征。自上至下可分为弯曲下沉带、裂隙带、冒落带。从岩层的破坏作用来看，上部冒落带破坏作用最强，裂隙带次之，弯曲下沉带内岩层破坏作用最小。弯曲下沉带产生裂隙多为顺层裂隙，裂隙沟通性差；裂隙带随岩层下沉，形成大量穿层裂隙和顺层裂隙，裂隙范围内的穿层裂隙可以沟通上、下岩层。开采工作面顶煤放落后，采空区内遗煤、煤柱、裂隙带内的煤层在卸压作用下涌出大量瓦斯，瓦斯密度小于空气密度，通过浮力作用在裂隙带内富集。
[0003]中国专利CN104895531A（单一厚煤层地面采动井抽采工艺）介绍了煤层开采后，地面钻井抽采上部冒落带和裂隙带内瓦斯抽采工艺，不足是煤层上方的垂直抽采井受到采煤后上覆岩层下沉、移动、挤压作用影响，容易受到破坏。为了提高地面抽采井的井身稳定性，延长抽采时间，CN111022108A（一种抽采采空区瓦斯的方法）和CN102121364A（卸压煤层气地面抽采井的井身结构及其布设方法）对地面抽采井的布置位置进行了调整，将地面抽采井部分井身结构放在裂隙影响范围外，抽采采空区上部裂隙带和冒落带内的瓦斯。CN104405281A（一种过采空区套管钻井工艺方法）、CN107313716A（孔底复合封堵破碎岩体的煤层气井穿越采空区的钻井方法）、CN107313745A（一种过采空区多结点集约化注浆加固煤层气井的固井方法）、CN109057795A（一种过采空区煤层气地面钻井方法）介绍了四种穿越采空区开发下组煤的方法，缺点是工艺复杂，需要特殊工艺与特殊工具配合。缺少一种抽采井身结构能同时具有以下优点：
①
既可以抽采上部采空区冒落带和裂隙带瓦斯，
②
又可以抽采采空区下部卸压区下伏煤层瓦斯
③
工艺简便易行
④
井身结构稳定不易破坏。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种采空区与下组煤联合抽采井身结构，可以对上部采空区卸压瓦斯进行负压抽采，同时对下组煤层瓦斯进行预抽，井身结构具有简便易行自身稳定性好的特点。
[0005]本技术是采用如下技术方案实现的：一种采空区与下组煤联合抽采井身结构，包括一开钻孔、二开钻孔、三开钻孔；一开钻孔的直径大于二开钻孔的直径，二开钻孔的直径大于三开钻孔的直径；一开钻孔钻至地表以下50+10m位置处，一开钻孔内设置表层套管，一开钻孔与表层套管间环空设置一开水泥环；二开钻孔由一开钻孔底部至上部煤层煤柱底板下2~4m，上部煤层采空区冒落带和上部煤层采动裂隙带井段设置二开筛管，二开筛管到地表连接二开套管，二开套管底部从下向上依次设置封隔器和分级箍，二开套管和二开钻孔之间环空设置二开水泥环，固定二开套管；三开钻孔由二开钻孔底部至下部煤层底
板以下40+5m，三开钻孔底部至地表设置三开套管，三开套管与三开钻孔间环空设置三开水泥环。
[0006]优选的，所述分级箍为压差式分级箍。
[0007]优选的，所述封隔器为K341封隔器。
[0008]优选的，所述筛管为割缝筛管。
[0009]所述三开固井水泥用量通过三开钻孔孔径、三开套管外径和三开钻孔高度计算，避免返高过高，堵塞二开筛管。
[0010]所述二开筛管通过环空压裂与上部煤层采空区冒落带和采动裂隙带联通。
[0011]所述下部煤层通过射孔压裂与三开套管联通。
[0012]通过采用本技术所述的采空区与下组煤联合抽采井身结构，可以达到如下有益效果：
[0013]1）上部煤层采空区冒落带和采动裂隙带预先下入二开筛管，通过负压抽采环空对筛管段压裂沟通作业，可实现对上部煤层采空区冒落带和采动裂隙带进行负压抽采。
[0014]2）在负压抽采上部煤层采空区冒落带、采动裂隙带的同时，可对下部煤层通过射孔-压裂，进行排水降压抽采，实现一井多用。
[0015]3）二开套管段水泥利用分级箍，封隔器实施分段固井，封固上部含水层，固定二开套管，提高井身稳定性。
[0016]4）采用直井井身结构，井身位于两采空区之间的煤柱内，井身结构稳定，不易破坏，钻井工艺简单易行。
附图说明
[0017]图1本技术所述采空区与下组煤联合抽采井身结构的示意图。
[0018]1-原始地层，2-上部煤层采动裂隙带，3-上部煤层采空区冒落带，4-上部煤层煤柱，5-下部煤层，6-一开钻孔，7-表层套管，8-一开水泥环，9-二开钻孔，10-二开套管，11-分级箍，12-封隔器，13-二开筛管，14-二开水泥环，15-三开钻孔，16-三开套管，17-三开水泥环，18-负压抽采环空。
具体实施方式
[0019]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0020]一种采空区与下组煤联合抽采井身结构，包括一开钻孔6、二开钻孔9、三开钻孔15，一开钻孔6钻至地表以下50m位置处，一开钻孔内设置表层套管7，一开钻孔6与表层套管7间环空设置一开水泥环8；二开钻孔9由一开钻孔6底部至上部煤层煤柱4底板下2m，上部煤层采空区冒落带3和上部煤层采动裂隙带2井段设置二开筛管13，二开筛管13到地表连接二开套管10，二开套管10底部从下向上依次设置封隔器12和分级箍11（采用威德福754HO型液压分级箍），二开套管10和二开钻孔9之间环空设置二开水泥环14，固定二开套管10，同时封隔上部含水层。三开钻孔15由二开钻孔9底部至下部煤层5底板以下40m，三开钻孔15底部至
地表设置三开套管16，三开套管16与三开钻孔15间环空设置三开水泥环17，所述三开水泥环水泥用量通过三开钻孔内径与三开套管外径及三开钻孔高度计算避免返高过高堵塞二开筛管14。
[0021]具体实施例如下：
[0022]1)一开：一开钻孔6采用D425mm钻头钻进，钻穿黄土及地表松散岩石层，至地表以下50m终孔，下入钢级J55外径D377.7mm表层套管7，下至一开钻孔6底部并上提0.5m，采用常规密度水泥固井，水泥返高至地表，形成一开水泥环8，起到防塌、防漏作用。
[0023]2)二开：二开钻孔9采用D311.15mm钻头钻，从一开钻孔6底部至上部煤层煤柱4底板以下2m，上部煤层采空区冒落带3和上部煤层采动裂隙带2井段下入J55外径D244.5mm二开筛管13，所述二开筛管13到地表连接J55外径D244.5mm二开套管10。所述二开筛管13为割缝筛管，割缝间隔90
°
对称设置，割缝泄流面积为1cm*4cm，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采空区与下组煤联合抽采井身结构，其特征在于，包括一开钻孔（6）、二开钻孔（9）、三开钻孔（15）；一开钻孔（6）的直径大于二开钻孔（9）的直径，二开钻孔（9）的直径大于三开钻孔（15）的直径；一开钻孔（6）钻至地表以下50+10m位置处，一开钻孔内设置表层套管（7），一开钻孔（6）与表层套管（7）间环空设置一开水泥环（8）；二开钻孔（9）由一开钻孔（6）底部至上部煤层煤柱（4）底板下2~4m，上部煤层采空区冒落带（3）和上部煤层采动裂隙带（2）井段设置二开筛管（13），二开筛管（13）到地表连接二开套管（10），二开套管（10）底部从下向上依次设置封隔器（12）和分级箍（11），二开套管（10）和二开钻孔（9）之间环空设置二开水泥环（14），固定二开套管（10）；三开钻孔（15）由二开钻...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜伟，屈晓荣，张庆辉，苏育飞，焦鹏帅，王聪，覃轩，袁钧，周宝艳，刘正，张星星，姜慧慧，朱亚茹，曾玲，贾龙，李静勤，李军，
申请(专利权)人：山西省煤炭地质勘查研究院，
类型：新型
国别省市：