一种防止煤体自燃的过采空区井制造技术

本实用新型专利技术属于煤层气开采技术领域，具体是一种防止煤体自燃的过采空区井。包括：一开钻孔，所述一开钻孔深入基岩以下10m；设置在一开钻孔中心的二开钻孔，所述二开钻孔穿过采空区煤层；设置在二开钻孔中心的三开钻孔，所述三开钻孔依次穿过采空区煤层以及正在开采煤层。本实用新型专利技术既有利于提高过采空区松散破碎地层技术保障，不易发生井下事故，缩短钻进工期，又能有效地阻止采空区进风。又能有效地阻止采空区进风。又能有效地阻止采空区进风。

【技术实现步骤摘要】
一种防止煤体自燃的过采空区井


[0001]本技术属于煤层气开采
，具体是一种防止煤体自燃的过采空区井。

技术介绍

[0002]过采空区井施工是为了透过上层煤采空区直接采下部煤层气资源而进行的一种特殊钻井，目前该类施工主要位于晋城矿区寺河矿区与成庄矿区范围内。
[0003]该区内原始地层（由下至上）为：奥陶系中统马家沟组、峰峰组，石炭系中本溪组、太原组，二叠系中山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组，第四系。3号煤采空区属二叠系山西组，一般厚度6 m左右，老顶为砂岩，老底为K7砂岩（二叠系山西组底界）和K6灰岩（石炭系太原组顶界）。
[0004]由于上层煤层采用“垮落式长壁”及“一次采全高”开采工艺，致使采空区内存在高达6 m左右的立体空间，在地应力作用下，鼓底、片帮、落顶等现象特别严重，造成许多新生裂隙，不断与原始裂隙沟通，上下通达至地表与采空区，左右伸展到采空区与采掘一线工作面。虽然新的采掘工作面与老的采空区之间建设有砖混水泥封闭隔离墙，但也不能绝对隔离这千万条新老裂隙，有煤体自燃问题的发生。
[0005]煤是天然的可燃物，着火点为300 ℃～350 ℃。当空气进入采空区煤体氧化至一定温度后，就可能发生煤体自燃现象。煤体自燃必须具备4个条件：一是具有低温氧化性，即有自燃倾向的煤以破碎状态存在；二是有氧体积分数大于12%的空气通过这些破碎煤；三是空气流动速度适中，使破碎煤体有集聚氧化热的环境；四是在上述3个条件同时具备的状态下，持续一定的时间，使煤体可以达到着火温度。
[0006]采空区遗留煤体均为破碎状态，符合煤体自燃的第一个条件；过采空区井直接在采空区顶部开孔，导通气流，有可能使采空区内氧的体积分数达到或大于12%的临界值，为采空区煤体自燃提供了满足第二个条件的可能；新的采掘工作面与老的采空区之间建设的砖混水泥封闭隔离墙，既不能完全保证绝对隔离新老裂隙，又使得新采掘工作面送回风流不能顺利进入，恰恰满足第三个条件；过采空区井施工与采空区完全废弃时间间隔都在一年以上，符合第四个条件。
[0007]原有解决煤体自燃的方法：采用氮气作为钻井循环介质。
[0008]特点：这种方法最昂贵，若一口井需要10车氮气，加上施工设备的租赁费、耗油费和人工费，大约需要30万元，极大地增加了钻井成本。由与氮气资源有限，经常延长钻井工期，少则10天，多则月余，时间就是金钱。氮气作为钻井循环介质和水基钻井液比较，缺乏必须的平衡地层压力和护壁功能，极易造成井内坍塌乃至埋钻事故的发生。所以，现场采用氮气作为循环介质进行钻进的效果并不理想，除非瓦斯浓度超限，存在燃烧爆炸的可能等特殊情况。

技术实现思路

[0009]本技术为了解决上述问题，提供一种防止煤体自燃的过采空区井。
[0010]本技术采取以下技术方案：一种防止煤体自燃的过采空区井，包括：一开钻孔，所述一开钻孔深入基岩以下10m；设置在一开钻孔中心的二开钻孔，所述二开钻孔穿过采空区煤层；设置在二开钻孔中心的三开钻孔，所述三开钻孔依次穿过采空区煤层以及正在开采煤层。
[0011]在一些实施例中，一开钻孔包括表层套管，表层套管内侧设置有水泥固井，水泥固井的顶部与地表齐平。
[0012]在一些实施例中，二开钻孔包括二开套管，二开套管内侧设置有二开水泥固井，二开水泥固井顶部距采空区煤层顶板以上100m。
[0013]在一些实施例中，三开钻孔包括三开套管，三开套管内侧设置有三开水泥固井，三开水泥固井顶部距采空区煤层顶板以上100m。
[0014]在一些实施例中，三开水泥固井采用G级油井水泥，水泥浆密度1.6~1.8g/cm3。
[0015]在一些实施例中，一开钻孔、二开钻孔以及三开钻孔的井位布置在煤柱上。
[0016]在一些实施例中，一开钻孔采用d 425mm钻头开孔，循环介质为空气。
[0017]在一些实施例中，二开钻孔采用d 311.15mm钻头钻进，循环介质为“空气+水+泡沫”。
[0018]在一些实施例中，三开钻孔采用d 215.9mm空气潜孔锤钻头钻进。
[0019]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0020]根据现在的井身结构设计，过采空区容易遭遇井下事故，拖延完井周期，采空区进风时间长，增加了煤层自燃几率，即使用氮气循环，降低煤层自燃几率，也不能有效提高过采空区松散地层的安全性。采用跟管技术过采空区，既有利于提高过采空区松散破碎地层技术保障，不易发生井下事故，缩短钻进工期，又能有效地阻止采空区进风，如果与“空气+水+泡沫”作为钻井循环介质相结合，就会大大降低采空区煤层自燃风险。
[0021]钻井时避开采空区，将井位布置在煤柱上，那么就可以避开煤体破碎状态这个条件；如果井位布置不在煤柱上，可以将氮气作为循环介质，井下建设的封闭隔离墙可以从管理和技术两个方面来解决，并采用跟管技术过采空区。这样一来，既解决了过采空区煤层自燃的问题，又解决了过采空区钻遇破碎带的问题。
附图说明
[0022]图1为本技术结构示意图；
[0023]图中1
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一开钻孔，1.1
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表层套管，1.2
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水泥固井，2
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二开钻孔，2.1
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二开套管，2.2
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二开水泥固井，3
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三开钻孔，3.1
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三开套管，3.2
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三开水泥固井，4
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采空区煤层，5
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开采煤层。
具体实施方式
[0024]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，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。
[0025]如图1所示，一种防止煤体自燃的过采空区井，包括：一开钻孔1，所述一开钻孔1深
入基岩以下10m；设置在一开钻孔1中心的二开钻孔2，所述二开钻孔2穿过采空区煤层4；设置在二开钻孔2中心的三开钻孔3，所述三开钻孔3依次穿过采空区煤层4以及正在开采煤层5。一开钻孔1包括表层套管1.1，表层套管1.1内侧设置有水泥固井1.2，水泥固井1.2的顶部与地表齐平。二开钻孔2包括二开套管2.1，二开套管2.1内侧设置有二开水泥固井2.2，二开水泥固井2.2顶部距采空区煤层4顶板以上100m。三开钻孔3包括三开套管3.1，三开套管3.1内侧设置有三开水泥固井3.2，三开水泥固井3.2顶部距采空区煤层4顶板以上100m。三开水泥固井3.2采用G级油井水泥，水泥浆密度1.6~1.8g/cm3。一开钻孔1、二开钻孔2以及三开钻孔3的井位布置在煤柱上。
[0026]具体以图1中钻井为例，该井是一口煤层气过采空区直井，非煤柱，三开井身本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止煤体自燃的过采空区井，其特征在于，包括：一开钻孔（1），所述一开钻孔（1）深入基岩以下10m；设置在一开钻孔（1）中心的二开钻孔（2），所述二开钻孔（2）穿过采空区煤层（4）；设置在二开钻孔（2）中心的三开钻孔（3），所述三开钻孔（3）依次穿过采空区煤层（4）以及正在开采煤层（5）；所述一开钻孔（1）、二开钻孔（2）以及三开钻孔（3）的井位布置在煤柱上；所述二开钻孔（2）采用d 311.15mm钻头钻进，循环介质为“空气+水+泡沫”。2.根据权利要求1所述的防止煤体自燃的过采空区井，其特征在于，所述一开钻孔（1）包括表层套管（1.1），表层套管（1.1）内侧设置有水泥固井（1.2），水泥固井（1.2）的顶部与地表齐平。3.根据权利要求1所述的防止煤体自燃的过采空区井，其特征在于，所述二开钻孔（2）包括二开套管（2.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫泊计，张大陆，韩占文，史学敏，乔晋，郭凯，郭峰，郭斌，王春晖，李鹏宇，尚楠，
申请(专利权)人：山西蓝焰煤层气工程研究有限责任公司，
类型：新型
国别省市：