本發(fā)明涉及瓦斯測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煤層群抽財瓦斯來源及氣體流場分布的測試方法。

背景技術(shù)：

井下煤層群瓦斯含量來源是計算煤層瓦斯含量與分布、預(yù)測瓦斯流動特性與涌出量以及評價井下煤層群瓦斯突出危險性等重要參數(shù)之一，直接制約著瓦斯的有效防治及井內(nèi)的安全生產(chǎn)。而井下煤層群各煤層瓦斯氣體流場分布是制定井下煤層群瓦斯抽采技術(shù)方案的決定因素。因此，提前預(yù)測井內(nèi)煤層群各煤層瓦斯含量來源及氣體流場分布顯得尤為重要。

然而，井下煤層瓦斯含量來源常規(guī)測試主要通過地勘鉆孔取樣、瓦斯涌出量反算瓦斯含量、井下鉆屑解吸以及理論模型預(yù)測瓦斯含量等方法實現(xiàn)，均具有測試精度不高、測試時效長、裝樣復(fù)雜、現(xiàn)場適用性不高等特點。同時，受井下煤層群儲層分布各異性的影響，同一地層不同深度井內(nèi)煤層瓦斯含量來源分布測試更加困難，急需提出新的測試方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤試驗方法，以實現(xiàn)高效準(zhǔn)確測試井內(nèi)煤層群各煤層瓦斯含量來源與氣體流場分布。

本發(fā)明一種煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤試驗方法，包括以下步驟：

1)示蹤氣體注入井與地面抽采井成井

在井下煤層群選定位置處完成示蹤氣體注入井與地面抽采井的成井；所述地面抽采井的數(shù)量為一個，且地面抽采井的深度貫穿煤層群厚度，同時地面抽采井為垂直井；所述示蹤氣體注入井的數(shù)量與煤層數(shù)量一一對應(yīng)，及每個煤層中具有一個示蹤氣體注入井；且各示蹤氣體注入井與地面抽采井中心線的距離為50m；

2)注入井井底密封

將示蹤氣體注入井井底段位密封，以保證各煤層注入的示蹤氣體順煤層流動，避免示蹤氣體向致密區(qū)流動，封井壓力為原位煤層壓力，注入井完井后泵入高強(qiáng)度水泥實現(xiàn)井底密封；

3)注入雙示蹤氣體

將六氟化硫與氦氣這兩種示蹤氣體分別注入到不同煤層深度的注入井內(nèi)，且注入的兩種示蹤氣體具有相同的溫度、壓力與體積；且兩種雙示蹤氣體的溫度與該煤層的溫度相同，兩種雙示蹤氣體的壓力與該煤層的壓力相同；

4)注入井井口密封

雙示蹤氣體分別注入至各煤層后，立即將注入井井口段位密封，以保持示蹤氣體在各煤層內(nèi)的自由流動而不泄露，封井壓力保持為原位地層壓力，井口部位封井作業(yè)時間不能超過10min；

5)地面抽采井抽取混合氣體

使用氣體采集儀在地面抽采井井口位置抽取流經(jīng)井下煤層群的混合氣體，保持混合氣體的原有壓力，并將混合氣體樣快速輸送至實驗室完成測試；

6)測試混合氣體比例

采用氣相色譜儀測試混合氣體樣中氣體的成分與每種成分的含量，并計算各示蹤氣體與混合氣體樣的體積百分比。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤試驗方法，其地面抽采井為單一垂直井，與各煤層示蹤氣體注入井協(xié)同工作，減少了井內(nèi)煤層群瓦斯含量來源的測試時間，提高了測試準(zhǔn)確性；并且采用雙示蹤測試方法測試井下煤層群瓦斯含量來源不僅減少了鉆井工作量，降低了測試成本，還間接揭示了井內(nèi)各煤層的氣體流場分布，為瓦斯抽采井的結(jié)構(gòu)設(shè)計、各煤層瓦斯含量的測試、以及安全生產(chǎn)提供了可靠依據(jù)。

附圖說明

圖1為地面抽采井與示蹤氣體注入井布置示意圖；圖中：1-蹤氣體注入井，2-地面抽采井，3-煤層，4-注入井井底段位，5-注入井井口段位，6-致密區(qū)；

圖2為地面抽采井與示蹤氣體注入井的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

本實施例煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤試驗方法，包括以下步驟：

1)示蹤氣體注入井與地面抽采井成井

在井下煤層群選定位置處完成示蹤氣體注入井1與地面抽采井2的成井；所述地面抽采井的數(shù)量為一個，且地面抽采井的深度貫穿煤層群厚度，同時地面抽采井為垂直井；所述示蹤氣體注入井的數(shù)量與煤層數(shù)量一一對應(yīng)，及每個煤層3中具有一個示蹤氣體注入井；如圖2所示，兩個示蹤氣體注入井1的位置在井軸向上重疊，注入井井身直徑為89mm，且各示蹤氣體注入井與地面抽采井中心線的距離R為50m；

2)注入井井底密封

將示蹤氣體注入井井底段位4密封，以保證各煤層注入的示蹤氣體順煤層流動，避免示蹤氣體向致密區(qū)6流動，封井壓力為原位煤層壓力；封井技術(shù)為水泥塞封井，注入井完井后泵入高強(qiáng)度水泥實現(xiàn)井底密封，水泥塞厚度為100mm以上；

3)注入雙示蹤氣體

將六氟化硫與氦氣這兩種示蹤氣體分別注入到不同煤層深度的注入井內(nèi)，且注入的兩種示蹤氣體具有相同的溫度、壓力與體積；且兩種雙示蹤氣體的溫度與該煤層的溫度相同，兩種雙示蹤氣體的壓力與該煤層的壓力相同；

4)注入井井口密封

雙示蹤氣體分別注入至各煤層后，立即將注入井井口段位5密封，以保持示蹤氣體在各煤層內(nèi)的自由流動而不泄露，封井壓力保持為原位地層壓力；封井技術(shù)為水泥塞封井，井口部位封井作業(yè)時間不能超過10min，且示蹤氣體注入完成后仍能保證一定的注入井井身強(qiáng)度；

5)地面抽采井抽取混合氣體

使用氣體采集儀在地面抽采井井口位置抽取流經(jīng)井下煤層群的混合氣體，保持混合氣體的原有壓力，并將混合氣體樣快速輸送至實驗室完成測試；

6)測試混合氣體比例

采用氣相色譜儀測試混合氣體樣中氣體的成分與每種成分的含量，并計算各示蹤氣體與混合氣體樣的體積百分比。由于各煤層的孔隙率及三維空間分布是固定的，所以根據(jù)示蹤氣體百分比關(guān)系即可確定井下煤層群瓦斯氣體含量來源與流場分布。

以煤層數(shù)量為2作為例子，將相同體積量的示蹤氣體SF6與示蹤氣體He以近似地層溫度與壓力分別注入到兩煤層中的注入井中，然后迅速實現(xiàn)注入井井口段位的密封。雙示蹤氣體SF6與He在各自煤層內(nèi)以一定的速率自由流動，但雙示蹤氣體與煤層內(nèi)瓦斯幾乎不發(fā)生置換。從地面抽采井內(nèi)抽取煤層群內(nèi)混合氣體樣的量為W，并將含有示蹤氣體SF6與He的混合氣體采集至氣體采集儀中，且保持混合氣體的原有溫度與壓力。采用氣相色譜儀測試混合氣體樣中的氣體成分為SF6、He與瓦斯(CH4)，且其含量比率分別m，n及1-m-n。由于井下煤層群各煤層內(nèi)的厚度與氣體流動特性是不變的，因此各示蹤氣體占混合氣體的比例即是煤層瓦斯來源含量。綜上所述，測試得到煤層a內(nèi)瓦斯含量為煤層b內(nèi)瓦斯含量為

本實施例井內(nèi)煤層群瓦斯含量來源及氣流流場分布雙示蹤測試方法不僅能夠快速高效準(zhǔn)確的測量煤層群內(nèi)各煤層的瓦斯含量，且只需要一口地面抽采井配合多口示蹤氣體注入井協(xié)同工作，大大節(jié)省了鉆井成本，具有良好的市場潛力與應(yīng)用前景。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。