本發(fā)明涉及煤層氣開采的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種全工作面利用井下系統(tǒng)開采煤層氣的方法。

背景技術(shù)：

目前，煤礦煤層氣抽排所采用的方法一是井下打井在井下抽排，一是在地面鉆井實(shí)施地面抽排，這兩種方法均無法實(shí)現(xiàn)全工作面的抽排。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種全工作面利用井下系統(tǒng)開采煤層氣的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的煤層氣在開采過程中無法實(shí)現(xiàn)全工作面的抽排的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種全工作面利用井下系統(tǒng)開采煤層氣的方法，包括：步驟S10：在地面距離大巷沿全工作面預(yù)定距離打多個(gè)豎直井，并進(jìn)行完井，各豎直井穿過煤礦層；步驟S20：打地面水平井，地面水平井的水平井段在煤礦層，地面水平井的水平井段與各豎直井的左右偏差距離在0.3米至0.6米之間；步驟S30：地面水平井及豎直井全部完成后，再?gòu)拇笙飪?nèi)沿煤礦層打一井下水平井，井下水平井與距大巷最近的豎直井左右偏差距離在0.3米至0.6米之間；步驟S40：在大巷的井下水平井的井口安裝控制管線；步驟S50：通過擴(kuò)孔鉆頭在各豎直井穿過的煤礦層段擴(kuò)腔，將地面水平井及井下水平井和各豎直井連通；步驟S60：通過大巷內(nèi)的井下水平井的井口安裝的控制管線進(jìn)行井下全工作面煤氣開采。

進(jìn)一步地，在步驟S10中，預(yù)定距離大于800米。

進(jìn)一步地，在步驟S20中包括在地面水平井內(nèi)下入篩管。

進(jìn)一步地，地面水平井設(shè)置在煤礦層的由上至下的1/3深度處。

進(jìn)一步地，在步驟S30中包括在井下水平井內(nèi)下入篩管。

進(jìn)一步地，在步驟S30中，地面水平井及各豎直井全部完成后，再?gòu)拇笙飪?nèi)沿煤礦層打一井下水平井，井下水平井與距大巷最近的豎直井左右偏差距離在0.3米至0.6米之間。

進(jìn)一步地，在步驟S40中，在大巷的井下水平井井口安裝控制管線，控制管線上設(shè)置有閥門結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，在步驟S50中，在各豎直井內(nèi)下入擴(kuò)孔鉆頭，并對(duì)各豎直井進(jìn)行擴(kuò)腔以使各豎直井和地面水平井及井下水平井連通。

進(jìn)一步地，在步驟S50中，擴(kuò)孔鉆頭的直徑在0.5米至0.8米之間。

進(jìn)一步地，在步驟S60中，打開閥門結(jié)構(gòu)，通過大巷內(nèi)的井下水平井的井口安裝的控制管線進(jìn)行井下全工作面煤氣開采。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，首先，在地面距離大巷沿全工作面預(yù)定距離打多個(gè)豎直井，并進(jìn)行完井，各豎直井穿過煤礦層；然后，打水平井，水平井的水平井段在煤礦層，水平井的水平井段與各豎直井的左右偏差距離在0.3米至0.6米之間；地面水平井及豎直井全部完成后，再?gòu)拇笙飪?nèi)沿煤礦層打一井下水平井，井下水平井與距大巷最近的豎直井左右偏差距離在0.3米至0.6米之間；在大巷的井下水平井的井口安裝控制管線；再通過擴(kuò)孔鉆頭在各豎直井?dāng)U腔，將水平井及井下水平井和各豎直井連通；最后就可以利用大巷的井下水平井的井口安裝的控制管線進(jìn)行煤氣開采了。這樣可以實(shí)現(xiàn)煤層氣的全工作面井下開采，這樣擴(kuò)大了煤礦層的開采范圍，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中的煤層氣在開采過程中無法實(shí)現(xiàn)全工作面的抽排的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中的煤層氣在開采過程中無法實(shí)現(xiàn)全工作面的抽排的問題。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的開采煤層氣的方法的實(shí)施例的開采結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、大巷；20、豎直井；30、地面水平井；40、井下水平井；50、控制管線。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對(duì)術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個(gè)器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對(duì)術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對(duì)這里所使用的空間相對(duì)描述作出相應(yīng)解釋。

現(xiàn)在，將參照附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。然而，這些示例性實(shí)施方式可以由多種不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施方式是為了使得本發(fā)明的公開徹底且完整，并且將這些示例性實(shí)施方式的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在附圖中，為了清楚起見，擴(kuò)大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的器件，因而將省略對(duì)它們的描述。

如圖1所示，本實(shí)施例的開采煤層氣的方法包括：步驟S10：在地面距離大巷沿全工作面預(yù)定距離打多個(gè)豎直井，并進(jìn)行完井，各豎直井穿過煤礦層；步驟S20：打地面水平井，地面水平井的水平井段在煤礦層中，地面水平井的水平井段與各豎直井的左右偏差距離在0.3米至0.6米之間；步驟S30：地面水平井及豎直井全部完成后，再?gòu)拇笙飪?nèi)沿煤礦層打一井下水平井，井下水平井與距大巷最近的豎直井左右偏差距離在0.3米至0.6米之間；步驟S40：在大巷的井下水平井的井口安裝控制管線；步驟S50：通過擴(kuò)孔鉆頭在各豎直井穿過的煤礦層段擴(kuò)腔，將所有的地面水平井及井下水平井和各豎直井連通；步驟S50：通過大巷內(nèi)的井下水平井的井口安裝的控制管線進(jìn)行井下全工作面煤氣開采。

應(yīng)用本實(shí)施例的技術(shù)方案，首先，在地面距離大巷沿全工作面預(yù)定距離打多個(gè)豎直井，并進(jìn)行完井，各豎直井穿過煤礦層；然后，打地面水平井，地面水平井的水平井段在煤礦層，地面水平井的水平井段與各豎直井的左右偏差距離在0.3米至0.6米之間；地面水平井及豎直井全部完成后，再?gòu)拇笙飪?nèi)沿煤礦層打一井下水平井，井下水平井與距大巷最近的豎直井左右偏差距離在0.3米至0.6米之間；在大巷的井下水平井井口安裝控制管線；再通過擴(kuò)孔鉆頭在各豎直井?dāng)U腔，將地面水平井及井下水平井和各豎直井連通；最后就利用可以大巷的井下水平井井口安裝的控制管線進(jìn)行煤氣開采了。這樣可以實(shí)現(xiàn)煤層氣的全工作面井下開采，這樣擴(kuò)大了煤礦層的開采范圍，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中的煤層氣在開采過程中無法實(shí)現(xiàn)全工作面的抽排的問題。本實(shí)施例的技術(shù)方案有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中的煤層氣在開采過程中無法實(shí)現(xiàn)全工作面的抽排的問題。

如圖1所示，在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，大巷10的井下水平井40的井口安裝控制管線50，控制管線50上設(shè)置有閥門結(jié)構(gòu)。通過大巷10內(nèi)的井下水平井40的井口安裝的控制管線50進(jìn)行井下全工作面煤氣開采時(shí)，先打開閥門結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，在步驟S10中，預(yù)定距離大于800米。上述結(jié)構(gòu)既能最大限度開采水平井段煤層氣，又可以在采用現(xiàn)有控制技術(shù)與設(shè)備的情況下，順利施工后續(xù)的大巷內(nèi)井下水平井。

如圖1所示，在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，在步驟S20和S30中包括在地面水平井30和井下水平井40內(nèi)下入篩管。篩管設(shè)置在地面水平井30和井下水平井40內(nèi)保證了地面水平井30和井下水平井40的安全，例如篩管設(shè)置在地面水平井30和井下水平井40內(nèi)，地面水平井30和井下水平井40不會(huì)出現(xiàn)坍塌等情況，另外，篩管上設(shè)置有多個(gè)篩眼，這樣氣體或者液體都能夠通過篩孔進(jìn)入地面水平井30和井下水平井40內(nèi)進(jìn)行排出。

如圖1所示，在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，在步驟S20中，地面水平井30為多個(gè)，且同一煤礦層中的地面水平井30最終通過豎直井20擴(kuò)腔都相互連通。上述結(jié)構(gòu)使得多個(gè)地面水平井30能夠串聯(lián)在一起，即使多個(gè)地面水平井30的距離比較遠(yuǎn)也能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)地面水平井30之間的串通。例如，在打地面水平井30的時(shí)候，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備和儀器能力，確定地面水平井30與最近的豎直井20的距離，采用定向控制技術(shù)，控制地面水平井30與最近的豎直井20的左右偏差，地面水平井30再繼續(xù)水平鉆進(jìn)到第二個(gè)豎直井20，控制地面水平井30與第二個(gè)豎直井20的左右偏差。最后通過豎直井20擴(kuò)腔，地面水平井30與豎直井20都相互連通。

如圖1所示，在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，地面水平井30設(shè)置在煤礦層的由上至下的1/3深度處。上述結(jié)構(gòu)使得煤層氣能夠全部排出，同時(shí)煤礦層對(duì)地面水平井30的影響比較小，例如煤礦層對(duì)地面水平井30的壓力等。

如圖1所示，在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，在步驟S30中，地面水平井30及各豎直井20全部完成后，再?gòu)拇笙飪?nèi)沿煤礦層打一井下水平井40，控制井下水平井40與距大巷最近的豎直井20左右偏差距離。地面水平井30不能直接與大巷10連通，否則，會(huì)使井內(nèi)的泥漿直接井入大巷，造成事故。采用在大巷10內(nèi)再打一井下水平井40，打到與最近的豎直井20，控制好左右偏差，下入篩管，再在井下水平井40的井口安裝好控制管線50。如關(guān)閉控制管線50，再完成豎直井20擴(kuò)腔連通，就沒有這種事故。

如圖1所示，在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，在步驟S40中，井下水平井40井口安裝的控制管線50有控制閥門。

如圖1所示，在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，在步驟S50中，在各豎直井20內(nèi)下入擴(kuò)孔鉆頭，并對(duì)各豎直井20進(jìn)行擴(kuò)腔以使各豎直井20和地面水平井30及井下水平井40連通。這樣就實(shí)現(xiàn)了地面水平井30及井下水平井40和豎直井20的連通，能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦層的全工作面井下的抽排。擴(kuò)孔鉆頭的下入方便了各豎直井20和地面水平井30及井下水平井40之間連通的操作。具體地，擴(kuò)孔鉆頭的直徑在0.5米至0.8米之間。在本實(shí)施例的技術(shù)方案中優(yōu)選0.6米。

如圖1所示，在本實(shí)施例的技術(shù)方案中，在步驟S10中，在打各豎直井20和各地面水平井30前，還要根據(jù)已有的定向控制設(shè)備和技術(shù)在地面確定豎直井20和地面水平井30井位。具體按常規(guī)定向鉆進(jìn)技術(shù)確定井位。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實(shí)施方式例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。