一種地面鉆井抽采瓦斯的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于瓦斯抽采【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種地面鉆井抽采瓦斯的方法及裝置。方法包括三個(gè)時(shí)區(qū)抽采：采前抽、采動(dòng)抽和采后抽，裝置包括排采管柱總成和抽采工具總成，套管上采用能進(jìn)行徑向和軸向調(diào)節(jié)的調(diào)整套管接頭，使套管具有偏角、伸縮的功能，以適應(yīng)上“三帶”巖層的移動(dòng)，防止套管斷裂。本發(fā)明通過地面煤層氣井開發(fā)與井下瓦斯抽采相結(jié)合，使得煤層氣井一井多用即采前抽，采動(dòng)抽，采后抽，實(shí)現(xiàn)煤層氣高效抽采。
【專利說明】一種地面鉆井抽采瓦斯的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于瓦斯抽采【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種地面鉆井抽采瓦斯的方法及裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]當(dāng)前我國(guó)95%的煤礦是井下開采，煤炭地質(zhì)條件復(fù)雜，重大瓦斯危害時(shí)有發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)煤炭行業(yè)死亡人數(shù)占全球煤礦安全事故總死亡人數(shù)80%左右。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，從2001年到2010年我國(guó)煤礦安全事故累計(jì)發(fā)生27606起，平均每年發(fā)生2760.6起，同時(shí)累計(jì)死亡47905人，平均每年死亡4790.5人；因瓦斯原因引發(fā)的安全事故累計(jì)達(dá)到1495起。綜上，我國(guó)因煤礦安全事故而死亡人數(shù)很多，而其中瓦斯是煤礦安全生產(chǎn)事故的主要“罪人”。實(shí)現(xiàn)煤與煤層氣資源和諧共采，提高煤礦井下施工進(jìn)度，降低采掘工作面上瓦斯涌出量的根本途徑是抽采瓦斯。
[0003]目前瓦斯抽采主要分為地面抽采及井下抽采，一般地面抽采主要是以獲取煤層氣開發(fā)商業(yè)利益為目標(biāo)，其投資者主要為常規(guī)石油公司及風(fēng)險(xiǎn)投資者，提出了“資源一安全一環(huán)境”的口號(hào)；另一方面井下抽采主要以治理瓦斯，保障煤礦安全生產(chǎn)為目標(biāo)，其投資者主要是以煤礦為主，倡導(dǎo)“抽放一利用一環(huán)?！钡纳虡I(yè)理念。因此，通常情況下煤礦瓦斯抽采只是關(guān)注瓦斯治理的效果，而煤層氣開發(fā)公司只注重商業(yè)利益，未考慮煤礦井下生產(chǎn)的安全問題。例如，當(dāng)煤礦采掘面推進(jìn)到地面煤層氣井位置后，為了追趕施工進(jìn)度，一般煤礦方會(huì)切割地面煤層氣井在井下的套管繼續(xù)采煤作業(yè)，這樣不僅給正在進(jìn)行地面煤層氣抽采的開發(fā)商帶來了經(jīng)濟(jì)損失，還使得工作面推過煤層氣井所在井下位置后，極易誘導(dǎo)上“三帶”巖層移動(dòng)而導(dǎo)致井筒套管斷裂，使得地面煤層氣井無法抽采上“三帶”內(nèi)的泄壓瓦斯，也導(dǎo)致無法進(jìn)行采空區(qū)抽采。
[0004]綜上，如何將地面煤層氣開發(fā)與井下瓦斯抽采在采前、采動(dòng)和采后三個(gè)時(shí)區(qū)進(jìn)行有效交替，成為采煤采氣一體化技術(shù)的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服上述不足，提供一種在煤礦規(guī)劃區(qū)地面鉆井后能進(jìn)行一井多用即采前抽、采動(dòng)抽、采后抽的地面鉆井抽采瓦斯的方法及裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種地面鉆井抽采瓦斯的方法，包括三個(gè)時(shí)區(qū)抽采，其特征是，一、采前抽:在煤礦規(guī)劃區(qū)預(yù)先由地面鉆設(shè)井眼后下入剛性套管10至煤層段以下40-50米固井，然后下槍射開煤層段壓裂后進(jìn)行排采作業(yè)；二、采動(dòng)抽:第一步，當(dāng)煤礦采掘面推進(jìn)到地面煤層氣井位置時(shí)，將地面煤層氣井的排采管柱總成1抽出；第二步，從地面下入射孔槍射開煤層氣上覆的“三帶”區(qū)，其距離為35-50倍的下部泄壓煤層，再下入一個(gè)帶封隔器24的抽采工具總成2 ；第三步，利用井口抽采泵實(shí)施“三帶”區(qū)泄壓瓦斯地面抽采；三、采空抽:上提井內(nèi)抽采工具總成2后，直接利用井口瓦斯抽采泵實(shí)施負(fù)壓抽米。
[0007]在“三帶”區(qū)及地應(yīng)力變化較大的區(qū)域采用調(diào)整套管接頭9，所述調(diào)整套管接頭9能在軸向和徑向調(diào)節(jié)，使套管10具有偏角、伸縮的功能，以適應(yīng)上“三帶”巖層的移動(dòng)，防止套管10斷裂。
[0008]一種地面鉆井抽采瓦斯的裝置，包括排采管柱總成1和抽采工具總成2，其特征是，套管10上采用能進(jìn)行徑向和軸向調(diào)節(jié)的調(diào)整套管接頭9。
[0009]所述采管柱總成1包括油管組件11，泵12、篩管13和絲堵14，泵12連接在油管組件11下端，篩管13連接在泵12下方，油管組件11位于10套管內(nèi)部，篩管13底部使用絲堵14堵塞。
[0010]所述抽采工具總成2包括井口裝置21、油管22、篩管23、封隔器24和絲堵25，井口裝置21位于地面，油管22位于井口裝置21下面，篩管23位于油管22下面，絲堵25位于篩管23下面，封隔器24位于篩管23與絲堵25之間。
[0011]排采管柱總成1能進(jìn)行高效氣水分離，大幅度延長(zhǎng)檢泵周期，滿足采前地面煤層氣穩(wěn)定生產(chǎn)的需要；抽采工具總成2能密封泄壓煤層段，保障泄壓瓦斯的高濃度抽采；調(diào)整套管接頭9能進(jìn)行徑向和軸向調(diào)節(jié)，防止地應(yīng)力作用下套管10斷裂。
[0012]本發(fā)明的有益效果:通過地面煤層氣井開發(fā)與井下瓦斯抽采相結(jié)合，使得煤層氣井一井多用即采前抽，采動(dòng)抽，采后抽，實(shí)現(xiàn)煤層氣高效抽采，建立先進(jìn)安全高效的綠色礦山；可以統(tǒng)籌兼顧煤層氣開發(fā)公司與煤礦生產(chǎn)方的各自利益訴求，做到采煤采氣一體化；提高地面煤層氣井的產(chǎn)能，降低了煤層氣商業(yè)開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明采前抽采的井下結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明裝置中的排采管柱總成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明采動(dòng)抽采的井下結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明裝置中的抽采工具總成的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是本發(fā)明采空抽采的井下結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中1、排采管柱總成，2、抽采工具總成，3、采掘面，4、開采煤層，5、冒落帶，6、裂隙帶，7、彎曲下沉帶，8、泄壓煤層，9、調(diào)整套管接頭，10、套管，11、油管組件，12、泵，13、篩管，14、絲堵，21、井口裝置，22、油管，23、篩管，24、封隔器，25、絲堵。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參見圖1?圖5，本發(fā)明提出的一種地面鉆井抽采瓦斯的方法，包括三個(gè)時(shí)區(qū)抽采，其特征是，一、采前抽:在煤礦規(guī)劃區(qū)預(yù)先由地面鉆設(shè)井眼后下入剛性套管至煤層段以下40-50米固井，然后下槍射開煤層段壓裂后進(jìn)行排采作業(yè)；二、采動(dòng)抽:第一步，當(dāng)煤礦采掘面推進(jìn)到地面煤層氣井位置時(shí)，將地面煤層氣井的排采管柱總成1抽出；第二步，從地面下入射孔槍射開煤層氣上覆的“三帶”區(qū)，其距離為35— 50倍的下部泄壓煤層，再下入一個(gè)帶封隔器24的抽采工具總成2 ；第三步，利用井口抽采泵實(shí)施“三帶”區(qū)泄壓瓦斯地面抽采；三、采空抽:上提井內(nèi)抽采工具總成2后，直接利用井口瓦斯抽采泵實(shí)施負(fù)壓抽采。
[0021]在“三帶”區(qū)及地應(yīng)力變化較大的區(qū)域采用調(diào)整套管接頭9，所述調(diào)整套管接頭9能在軸向和徑向調(diào)節(jié)，使套管10具有偏角、伸縮的功能，以適應(yīng)上“三帶”巖層的移動(dòng)，防止套管10斷裂。
[0022]一種地面鉆井抽采瓦斯的裝置，包括排采管柱總成1和抽采工具總成2，其特征是，套管10上采用能進(jìn)行徑向和軸向調(diào)節(jié)的調(diào)整套管接頭9。
[0023]所述采管柱總成1包括油管組件11，泵12、篩管13和絲堵14，泵12連接在油管組件11下端，篩管13連接在泵12下方，油管組件11位于10套管內(nèi)部，篩管13底部使用絲堵14堵塞。
[0024]所述抽采工具總成2包括井口裝置21、油管22、篩管23、封隔器24和絲堵25，井口裝置21位于地面，油管22位于井口裝置21下面，篩管23位于油管22下面，絲堵25位于篩管23下面，封隔器24位于篩管23與絲堵25之間。
[0025]圖1是本發(fā)明采前抽采的井下結(jié)構(gòu)示意圖，在煤礦規(guī)劃區(qū)由地面向下打穿開采煤層4下面40-50米后完鉆，下入帶有調(diào)整套管接頭9的套管10實(shí)施固井，再實(shí)施開采煤層4壓裂作業(yè)，最后下入排采管柱總成1進(jìn)行開采煤層4的排采作業(yè)。
[0026]煤礦從下往上采煤，即從開采煤層4向泄壓煤層8向上掘進(jìn)，其中間區(qū)域分布了冒落帶5、裂隙帶6和彎曲下沉帶7。
[0027]所述泄壓煤層8因厚度、煤體結(jié)構(gòu)等原因不作為煤層氣儲(chǔ)層開發(fā)對(duì)象。
[0028]圖3是本發(fā)明采動(dòng)抽采的井下結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)煤礦采掘面3推進(jìn)到地面煤層氣井位置時(shí)，首先將地面煤層氣井的排采管柱總成1抽出，然后從地面下入射孔槍射開泄壓煤層8及其下“三帶”區(qū)，其距離為35— 50倍的泄壓煤層8厚度，最后下入抽采工具總成2，利用井口抽采泵實(shí)施“三帶”區(qū)泄壓瓦斯地面抽采。其抽采原理:由于井下工作面上采出了大量煤炭，因而在采面后形成了一個(gè)巨大采空區(qū)，且在采空區(qū)內(nèi)形成了一個(gè)連續(xù)泄壓區(qū)域，泄壓區(qū)域的方向變形及位移，使得遠(yuǎn)距離的上覆泄壓煤層8泄壓，最終在地面負(fù)壓抽放的作用下，沿著已經(jīng)泄壓的上覆各煤層的裂隙向井筒匯集，并還能對(duì)遠(yuǎn)距離的上覆各泄壓煤層進(jìn)行瓦斯抽采。
[0029]所述抽采工具總成2具體施工方法，首先在地面利用下入空心橋塞至冒落帶5底部，并投球打壓坐封，然后下入底部帶絲堵25的篩管23，最后在地面安裝井口裝置21，利用抽采泵進(jìn)行瓦斯抽采。
[0030]所述射孔區(qū)域?yàn)樾箟好簩?及其下“三帶”區(qū)，注意射孔時(shí)需要避開調(diào)整套管接頭9的位置。
[0031]如圖5所示，當(dāng)“三帶”區(qū)內(nèi)的泄壓瓦斯抽采完畢后，上提井筒內(nèi)抽采工具總成2，地面裝上抽采泵實(shí)施采空區(qū)瓦斯抽采。
[0032]此外，需要說明的是，如果煤礦從上往下開采，可以直接從地面往井下煤柱或工作面邊緣地帶鉆井，可實(shí)施一井多用即采前抽、采動(dòng)抽和采空抽，其中采動(dòng)抽的泄壓瓦斯主要是未被壓裂的層段。
[0033]同時(shí)上述瓦斯抽采工藝是舉例說明，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種地面鉆井抽采瓦斯的方法，包括三個(gè)時(shí)區(qū)抽采，其特征是， 一、采前抽：在煤礦規(guī)劃區(qū)預(yù)先由地面鉆設(shè)井眼后下入剛性套管（10)至煤層段以下40-50米固井，然后下槍射開煤層段壓裂后進(jìn)行排采作業(yè)； 二、采動(dòng)抽：第一步，當(dāng)煤礦采掘面推進(jìn)到地面煤層氣井位置時(shí)，將地面煤層氣井的排采管柱總成（I)抽出；第二步，從地面下入射孔槍射開煤層氣上覆的“三帶”區(qū)，其距離為35-50倍的下部泄壓煤層，再下入一個(gè)帶封隔器（24)的抽采工具總成（2);第三步，利用井口抽采泵實(shí)施“三帶”區(qū)泄壓瓦斯地面抽采； 三、采空抽：上提井內(nèi)抽采工具總成（2)后，直接利用井口瓦斯抽采泵實(shí)施負(fù)壓抽采。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種地面鉆井抽采瓦斯的方法，其特征是，在“三帶”區(qū)及地應(yīng)力變化較大的區(qū)域采用調(diào)整套管接頭（9)，所述調(diào)整套管接頭（9)能在軸向和徑向調(diào)節(jié)，使套管（10)具有偏角、伸縮的功能。
3.—種地面鉆井抽采瓦斯的裝置，包括排采管柱總成（I)和抽采工具總成（2)，其特征是，套管（10)上采用能進(jìn)行徑向和軸向調(diào)節(jié)的調(diào)整套管接頭（9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種地面鉆井抽采瓦斯的裝置，其特征是，所述采管柱總成(I)包括油管組件（11)，泵（12)、篩管（13)和絲堵（14)，泵（12)連接在油管組件（11)下端，篩管（13)連接在泵（12)下方，油管組件（11)位于（10)套管內(nèi)部，篩管（13)底部使用絲堵(14)堵塞。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種地面鉆井抽采瓦斯的裝置，其特征是，所述抽采工具總成（2)包括井口裝置（21)、油管（22)、篩管（23)、封隔器（24)和絲堵（25)，井口裝置（21)位于地面，油管（22)位于井口裝置（21)下面，篩管（23)位于油管（22)下面，絲堵（25)位于篩管（23)下面，封隔器（24)位于篩管（23)與絲堵（25)之間。
【文檔編號(hào)】E21F7/00GK103835748SQ201410058059
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】葉姜, 楊世梁, 鄧?guó)S, 劉勇, 何坤雄, 婁毅 申請(qǐng)人:貴州盤江煤層氣開發(fā)利用有限責(zé)任公司