沿煤层顶板钻进煤层气U型井二次贯通技术探讨_徐培远

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煤层气U型井钻井采气技术及应用

煤层气U型井钻井采气技术及应用强明宇中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452摘要：煤层气作为清洁能源的一种，也是我国能源接替战略中重要的一部分。

我国煤层气储量约三十万亿立方米，其中高陡构造的煤层气占17.5%,且分布范围广。

根据高陡构造煤层气开发存在地层倾角比较大、渗透率低、煤层非均质性强等难点，本文提出一种U型井钻井采气的技术，并基于某区块的地质条件，优化了配套的工艺技术。

实践证明，U型井钻井采气技术可以有效的发挥直井开采稳定、成本较低和水平井控制面积大、生产速度快的优势，扩大高陡构造煤层气的排采区，有助于解决渗透率低、投资回报周期长等问题，对整个煤层开展降压、排水和采气。

使用充气欠平衡钻井技术，通过优化注气压力、液排量等关键参数，能够降低储层的污染。

借助组合U型井钻井采气技术，还可以使多口U型井共同使用一口直井排采，节约资源，提高效率。

关键词：煤层气U型井钻井采气技术欠平衡钻井Coalbed methane U well drilling technology and its applicationQiang MingyuCNOOC Energy Development Limited by Share Ltd Engineering Technology Branch. Tianjin 300452 Abstract：Coal bed m ethane is a kind of clean energy，and a n important part of energy to repla ce strategy in China.Coalbed m ethane re s e rv e s in our country about thirty trillion cubic m eters，of the high and s te e p structure of coal-bed m ethane accounts for 17.5%，and the distribution range is wide.According to the high and ste e p structure of coalbed m ethane development low dip Angle is bigger，permeability，the coal seam，such a s the strong heterogeneity，this paper proposes a u—sha ped drilling g a s extraction technology，and b a s e d on the geological conditions of a certain block，optimized the m atching technology.P ractice h a s proved that U well drilling extraction technology ca n effectively play a vertical well drilling stability，lower cost and the adva n ta g e of horizontal well control a re a is large，fa s t production，expanding the high and s te e p structure of coal-bed m ethane mining area，help solve problem s such a s low permeability，long investm ent return cycle，antihypertensive，drainage and g a s extraction of the coal se a ing ae ra te d underbalance drilling technology，through the optimization of g a s injection pressure，fluid rate，su ch a s key param eters，c a n reduce the pollution of bination with U well drilling extraction technology，but a ls o ca n m ake the multi-port U well together using a vertical line，s a v e resources，improve efficiency.Key words：coal bed methane;U well;Drilling extraction technology;Under—balanced drilling1高陡构造煤层气井井身的结构优化髙陡构造的煤层在国内很多地区都有分布，具有倾角大，渗透率髙的特点，若采用羽状井和多分支井网开发则经济性差。

沁南盆地煤层气U型水平井部署优化研究

沁南盆地煤层气U型水平井部署优化研究房茂军;柳迎红;杨凯雷;杜希瑶;董锦;廖夏【摘要】针对煤层气生产中提高单井产能的需要,提出采用U型水平井进行开发的技术思路,并依据构造简单、煤层厚度大、含气量高、煤体结构完整、水文地质条件简单等标准对U型水平井的部署区域进行了区块优选.对影响该区域U型水平井部署的水平段距离、水平段长度和水平段位置进行了优化研究.结果表明:U型井水平段间距过小,会造成控制地质储量偏小,影响稳产期长短和后期的产气潜力;井距过大,虽然控制储量会相对变大,但是很难形成井间干扰,难以达到面积降压的目的,累产气量也并未增加;从15 a的累产气量来看,最优井距为300 m;最优间距的大小受煤储层割理渗透率的影响明显,随着渗透率增大,最优间距增大;水平段位于煤层中部时日产气量和累产气量较高,推荐水平段位于煤层中部.【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2014(020)003【总页数】4页(P103-105,108)【关键词】煤层气;U型井;水平井;数值模拟;优化设计【作者】房茂军;柳迎红;杨凯雷;杜希瑶;董锦;廖夏【作者单位】中海石油(中国)有限公司北京研究中心,北京100027;中海石油(中国)有限公司北京研究中心,北京100027;中海石油(中国)有限公司北京研究中心,北京100027;中海石油(中国)有限公司北京研究中心,北京100027;中海石油(中国)有限公司北京研究中心,北京100027;中海石油(中国)有限公司北京研究中心,北京100027【正文语种】中文【中图分类】TE122.14;TD8490 引言中国煤储层的渗透率普遍偏低，造成煤层气井产能比较低[1－4]。

目前中高阶煤层气开发采用的主要技术为直井水力压裂、多分支井等[5－8]，但由于中高阶煤层气富集地区地形条件复杂，多以山地、沟壑为主，地表高差大，水力压裂施工难度大，且煤岩机械强度低，分支水平井在排采过程中随着储层压力的降低，主支及分支井眼周围煤层易发生破碎、垮塌，部分直井、多分支井单井产气效果差，有的产气量一直很低，有的前期产量高、后期递减严重且无法恢复。

大平煤矿穿层钻孔漏气通道探测与二次封堵工艺研究

收稿日期:2018-03-02作者简介:张永鹏(1991-),男,河南焦作人,在读硕士研究生,研究方向为瓦斯灾害预测与防治。

doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2018.08.004大平煤矿穿层钻孔漏气通道探测与二次封堵工艺研究张永鹏(河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作　454000)摘　要:为了解决大平煤矿穿层钻孔有效抽采周期短、抽采效率低的问题,提出穿层钻孔漏气通道探测与二次封堵工艺研究课题。

探测结果表明,穿层钻孔漏气通道主要集中在底抽巷顶板上方10m 处,采取“新抽采管”+“一堵一注”二次堵漏措施后,抽采钻孔预抽煤层瓦斯抽采浓度及抽采纯流量平均提高12倍和13倍,二次堵漏措施效果明显。

关键词:穿层钻孔;瓦斯抽采;漏气通道检测;二次封堵中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1005-2798(2018)08-0009-04Investigation and Secondary Sealing Technology of Gas LeakagePassage through Perforation in Daping Coal MineZHANG Yong-peng(Safety Science and Engineering School of Henan Polytechnic University ,Jiaozuo 454000,China )Abstract :In order to solve the problem of short effective extraction period and low extraction efficiency of perforating hole in Dapingcoal mine,a research project on the detection and secondary sealing of air leakage channel of perforating hole is proposed.The detection results show that the gas leakage channel through the hole is mainly concentrated at 10m above the top plate of the bottom pumping lane.After adopting the "new pumping tube"+"one wall and one injection"secondary leakage blocking measures.The gas extractionconcentration and pure pumping flow in pre -pumping coal seam increased by 12times and 13times on average,and the effect of sec⁃ondary plugging was obvious.Keywords :passing holes;gas extraction;detection of air leakage channel;secondary blockage 对于突出煤层来说,采前消突是煤层开采的必要环节[1-2]。

煤层气U型井钻完井工艺探讨_王立峰

煤层气U型井钻完井工艺探讨_王立峰河南科技2013.NO.09Journal of Henan Science and Technology工业工程与技术1U 型井钻井技术简介煤层气“U ”型井一般由一口洞穴直井和一口定向水平井组成[1-2]，由于水平井在水平段的靶点末端与洞穴直井相连通，两口井形成一个“U ”字形的井筒结构，因此形象地称U 型井（图1）。

图1典型煤层气U 型井井身结构图2工程概况2.1地质依据井田位于太原西山煤田的南东部，西山古交国家规划矿区清交区的东南部一带。

井田内地表基岩出露良好，第四系中上更新统黄土零星覆盖于沟坡、山梁之上。

出露地层主要为二叠系上统上石盒子组，东南部沟谷两侧局部出露二叠系下统下石盒子组，下部地层未出露。

地层由老至新为：奥陶系中统上马家沟组(O 2s)、峰峰组(O 2f)；石炭系中统本溪组（C 2b ）；石炭系上统太原组（C 3t ）；二叠系下统山西组（P 1s ）、下石盒子组（P 1x ）；二叠系上统上石盒子组（P 2s ）；第四系中上更新统（Q 2+3）、全新统（Q 4）。

2.2工程概况YQ-01井组是蓝焰公司在煤矿区内进行煤层气地面抽采（瓦斯治理）工程，设计一组U 型对接井，水平井水平段在沿煤层顶板钻进。

资料表明，预施工区域内15#煤比较松软，易发生坍塌，在煤层中施工钻孔难度相当大，成孔的概率极低。

鉴于此，将YQ-01井组设计成由一口水平井YQ-01H1和一口洞穴直井YQ-01V 组成的一个U 型井组。

设计中，先钻一口垂深685.00m 的直井，以钻入15号煤层底板以下50m 完钻，直井井口距离水平井井口621.00m ，在15号煤层及顶板内下入1根玻璃钢套管。

177.8mm 套管固井后，下入造穴工具破碎15煤层顶板的玻璃钢套管和水泥环，洞穴孔径≥500mm 。

3设备、钻具及定向仪器配置3.1钻井设备主要钻井设备：ZJ-20钻机；泥浆泵为F800；柴油机为12V190、12V135；空压机为XRXS1275；发电机组为300GF （300KW ）、120GF （120KW ）。

煤层气U型井水平井固井技术研究

第２５卷２期２０１３年２月
ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７４ — １８０３．２０１３．０２．１６
文章编号：１６７４ — １８０３（２０１３）２－００７１ — ０３
中
国煤
炭地
质
Ｃ０ＡＬＧＥ０Ｌ０ＧＹ０ＦＣＨＩＮＡ
Ｖ０Ｉ＿２５Ｎｏ．０２Ｆｅｂ．２０ｌ３
煤层气Ｕ型井水平井固井技术研究
徐培远ｌ｜，杨樱花
（１．河南省煤田地质局，河南郑州４５００４６；２．河南省能源钻井工程技术研究中心，河南郑州４５００５３）
可逐步推广。
关键词：煤层气；Ｕ型井；水平井；套管串；泥浆体系；固井技术中图分类号：Ｐ３４．５文献标志码：Ａ
ＡＳｔｕｄｙｏｎＵ— －ｓｈａｐｅｄＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＣＢＭＷｅｌｌＣｅｍｅｎｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｉｓｑｕｉｔｅｃｏｍｍｏｎ，ｐａｒｔｏｆｓｌｕｒｒｙｗｉｌｌｐｅｎｅｔｒａｔｅｉｎｔｏｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｏｒａｎｄｃａｕｓｅｄａｍｅｇｅ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｅｉｃｆｉｅｎｃｙｉｓｔｏｏｌｏｗｉｎｉｎｃｌｉｎｅｄｓｅｃｔｏｒ，ａｎｄｅａｓｙｔｏｃａｕｓｅｓｌｕｒｒｙｃｈａｎｎｅｌｌｉｎｇ，ｔｈｕｓｉｍｐａｃｔｉｎｇｔｈｅｃｅｍｅｎｔｉｎｇｑｕａｌｉｔｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｅｔｔｌｅｔｈｅｉｓｓｕｅ，ｓｈｕｎｔｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙｃａｓｉｎｇｓｔｉｒｎｇｓｃｏｎｉｆｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｕｓｉｎｇｌｏｗ— ｄｅｎｓｉｔｙｃｅｍｅｎｔｓｌｕｒｒｙｐｌｕｓｒａｐｉｄｓｅｔｔｉｎｇｅａｒｌｙｓｔｒｅｎｇｔｈｃｅｍｅｎｔｓｌｕｒｒｙｗｅｌｌｃｅｍｅｎｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓｌｕｒｒｙｒｅｔｕｒｎｔｏｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｍｏｏｔｈｌｙ，ｂｕｔａｌｓｏａｖｏｉｄｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｏｒｓｌｕｒｒｙｓｃｏｕｉｎｒｇ，ｔｈｕｓｑｕａｌｉｔｙｏｆｗｅｌｌｃｅｍｅｎｔｉｎｇｃａｎｂｅｅｎｓｕｒｅｄ．Ａｓｓｕｃｈ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｈａｓｇｏｏｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｓｉｍｉｌａｒＵ－ｓｈｐｅｄＣＢＭｗｅｌｌｃｅｍｅｎｔｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｃａｎｂｅｐｒｏｍｏｔｅｄｇｒａｄｕａｌｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＢＭ；Ｕ－ｓｈａｐｅｄｗｅｌｌ；ｈｏｉｒｚｏｎｔａｌｗｅｌｌ；ｃａｓｉｎｇｓｔｉｎｒｇ；ｃｅｍｅｎｔｓｌｕｒｒｙｓｙｓｔｅｍ；ｃｅｍｅｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇ

煤层气U型井钻井采气技术的运用

煤层气U型井钻井采气技术的运用摘要：云南的煤层气储量丰富、分布十分广泛，具有特别大的开采潜力，其大部分的煤层气地质构造属于高陡坡型，常规的开采钻井往往不能收到理想效果。

针对高陡构造煤储层特点，经过技术科研人员的不懈努力终于研制成功了U型井钻进技术。

它可以非常充分地利用直井和定向井的技术优势，针对特殊的地质环境，充分利用流体势能原理实现煤气层的排水降压采气。

它通过采用充气欠平衡技术，通过改善注气排量、注气压力和钻井液排量等有效降低污染的产生及排放。

我们还可以改进U型井的结构设计，采用一个开采口多个U型井共用的形势，从而大大节约了地面资源，形成一井多用的局面。

关键词：煤层气；U型井；欠平衡钻井；钻采技术云南煤层气地质构造复杂开采难度大，传统的油气井技术并不能很好移植在煤层气开采中。

在地质情况相对比较平坦的地区水平井就可以很好的完成开采任务，但是在地质比较特殊的、倾斜角比较大的单斜或向斜、背斜相对陡峭的翼部煤层，其倾斜角超过了传统井的地质要求。

这使我们就要改进钻井技术，以适应倾斜煤层的地质构造。

1云南煤气层分布云南省聚煤区包括滇东、滇东北、滇中等，其煤层气的总量占到了全省总量的百分十九十以上，是云南省煤层气的最主要分布地区。

滇东地区煤区位于云南宣威、曲靖、弥勒一线以东，师宗以北，为海陆过渡相型地层，羊场向斜、龙潭向斜、宣威来滨向斜等为陆相型沉积地层，地层倾角在5到7度之间，总面积为3137平方公里，煤层总厚在3m-31m，煤层气总资源约为3千亿立方米，储量十分丰富，开采价值很大。

滇东北区也是云南主要的煤层富集区，该区主要为二叠系煤层，主要分布在镇雄盆地、兴隆——盐津地区，地层倾角在10度左右，煤层较薄在2m-7m之间，煤层气资源比较分散，开采难度较大。

滇中及其他地区的煤气层分布集中，分布范围相对较小，层数少，厚度小，适合小规模开采，地层倾角在2到25度之间，主要为三叠纪煤层。

由此可以看出云南大部分的煤区都属于高陡坡煤层。

煤层气“U”型井施工技术

圄
二、 “ Ｕ”型井特点及开发煤层气的适应性 ① “ Ｕ”型井由水平井与直井构成，兼有单分支水平井沟通割理与直井 “ 点状 ”排采煤层气的特点。 ②作为新型钻井，其为两井连通、地质导向、水平钻井等多种先进技术的综合，钻井难度大。
二开直井段钻进要控制好井斜，为下部井段施工创造良好条件，钻具组合３１１１ｍｍ钻头＋① １６５ｍｍ无磁钻铤１根
＋ ①１７７．８ｍｍ钻铤３根＋１２７ｍｍ钻杆。
３．二开造斜段钻进
管下一个刚性扶正器，力求使套管串居中，增强紊流顶替效
弯螺杆＋①１６５ｍｍ无磁钻铤＋ＬＷＤ＋①１２７ｍｍ加重钻杆２根
＋１２７ｍｍ￣杆＋１２７ｍｍ加重钻杆＋１７７８ｍｍ￣ｕＦ铤。（四）钻井液
一
两个井口可以任意选择，充分依靠倾斜地层的坡度，
利用重力作用实现排水采气。
＠水平井压裂控制范围大，可以减少钻井数量，降低开
采成本。
开井段地层胶结性差、疏松、井壁不稳定，易坍塌掉
⑧ “ Ｕ”型井的特点，适合含气量高、硬度高、割理发
育、含水量高以及复杂高陡构造煤储层的开发。三、 “ Ｕ” 型井钻井工艺（一）掏穴井施工 “ Ｕ” 型井是由一口掏穴井和一口水平井组成，首先进行掏穴井施工，井身结构为２４４５ｍｍ表层套管＋① １７７．８ｍｍ生产套管完井，在目的层位下入玻璃钢套管，固井后在连通目的层段进行了扩孔，扩孔直径５００ｍｍ，长度４ｍ。

煤层气U型水平井定向井远端连通钻井工艺研究

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣＢＭｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＵ— ｓｈａｐｅｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌ
ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｒｍｏｔｅｌｙｗｉｔｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｗｅｌｌ
ＷＡＮＧＨａｉ，ＹＡＮＧＺｈａｏｚｈｏｎｇ，ＬＩＹｕｅ（１．ＪｉｎｃｈｅｎｇＢｒａｎｃｈ，ＣｈｉｎａＵｎｉｔｅｄＣｏａｌｂｅｄＭｅｔｈａｎｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｊｉｎｃｈｅｎｇ０４８０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙｌａｂｏｆＯｉｌａｎｄＧａｓＲｅｓｅｒｖｏｉｒＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１０５００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｉｍｐｅｒｆｅｃｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｒｅｍｏｔｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅ（ＣＢＭ）Ｕ—ｓｈａｐｅｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｗｉｔｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｗｅｌｌ，ｔｈｅｄｉｆｉｃｕｌｔｙｄｕｒｉｎｇｂｕｔｔｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｌｌａｐｓｅｏｆｃａｖｅｓｉｎｃｏａｌｓｅａｍａｎｄＳＯｏｎ，ｎｅｗｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｓｕｃｈａｓｍｏｓａｉｃｔｅｍｐｏｒａｒｙｐｌｕｇｇｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄａｎｄｇｅｏ— ｓｔｅｅｒｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｎｅｗｃａｖｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｈｉｃｈｎｓｅｓｏｕｔｅｒｐｉｐｅｔｏｓｈｉｅｌｄｔｈｅｃａｖｅａｎｄｏｐｅｒａｔｅｓｉｎｉｎｎｅｒｐｉｐｅ，ｗｅｒｅａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｏｆＰ１５ｔｅｓｔｗｅｌｌｓ．Ｉｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅａｄｏｐｔｅｄｓｅｒｉｅｓｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｃａｎｅｎｓｕｒｅｔｈｅｒｅｍｏｔｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，ｐｒｏｖｉｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇｉｎｃａｖｅｉｓｓｅｔｕｐｉｎａｄｖａｎｃｅ．ＩｎＰ１５ｔｅｓｔｗｅｌｌｓ，ｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｆｏｏｔａｇｅｏｆ７２４ｍｗａｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄａｍｏｎｇｗｈｉｃｈ６６８ｍａｒｅｉｎｃｏａｌｓｅａｍ．Ｓｏ，ｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｒａｔｅｏｆｃｏａｌｓｅａｍｉｓ９２－３％．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ．ｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｗａｓｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙａｔ１２４２．５ｍｏｎｔｈｅｆｉｒｓｔｔｒｙ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．ｔｈｅｃａｖｅｓｈｉｅｌ— ｄｉｎｇｃｒｅａｔｅｓａｎｅｗｐａｓｓａｇｅｆｏｒｓａｎｄｆｉｓｈｉｎｇａｎｄｔｈｅｌａｔｅｒｄｒａｉｎａｇｅ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃａｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｉｎＣＢＭｗｅｌｌｓｃａｎｂｅｓｏｌｖｅｄ．Ｔｈｅｐｒｅｓ— ｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇＣＢＭｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｗｉｔｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｗｅｌｌ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｗａｙｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣＢＭｗｉｔｈｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｈｉｇｈｂｅｎｅｆｉｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＢＭ；Ｕ—ｓｈａｐｅｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌ；ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｗｅｌｌ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

煤层气深井绳索取芯技术探讨

Ｎ．４３ｗｌＴｎｓａｏｇａｉｏ１－ａｄＮ．８３ｗｌｈｕｏｕｄｔｅｆｔｓｏｗｌｄｉｉｇｏ２ — ｅ，ａｇｈｎＳｎｊｙｇＮ．０３ｎｏ１－ｅ，ｔａｔｒｏｎｃｒｆｅｒｌｌｉｎｌｅｈｆｈａｏｌｎ
认真研究施工方案，因地制宜的做好这些工作，才
能提高绳索取芯的钻进效率、保证质量，降低成本、提高经济效益。本文以河北大城２４—３井煤层气井施工情况为例对深井取芯技术进行探讨。
作者简介
徐培远，男，河南省煤田地质局河南省煤层气钻井工程技术研究中心主任。
下统唐家庄组、大苗庄组，石炭系上统赵各庄组。目的煤层为二叠系下统唐家庄组、大苗庄组５、７、８、９煤层、石炭系上统赵各庄组ｌ煤层，２
施工设计对目的煤层以及顶底板进行取芯。
广泛用于煤层气参数井施工中，绳索取芯钻探不仅
２４
表１地层分界预测表
中国煤层气
第３期
３钻具组合
视厚度
（）ｍ
５９７ｌ．５
Байду номын сангаас
地层单位系统组
测井分层数据底界深度
（ｍ）
合理的使用绳索取芯进行钻进，不但能提高效率而且节约成本，一般煤层气参数井的成孔直径为
＇１．ｍｂ５９ｍ，绳索取芯钻具常选用＇２ｍ钻杆，钻２ｂ７ｍ１

煤矿瓦斯预抽采地面水平井与井下连通技术探讨

煤矿瓦斯预抽采地面水平井与井下连通技术探讨徐培远;张晓昂【摘要】针对现有的煤层瓦斯预抽采受时间与空间限制的问题,通过引入地面多分支水平井与井下钻孔对接技术,实现煤层瓦斯预抽采.通过山西柳林沙曲煤矿井上下对接实例,介绍了煤层瓦斯抽采井下对接设计及专用设备,对施工工艺进行了详细说明,并对连通施工中出现的问题及解决方案进行了专门分析.井组施工完成后,井下瓦斯孔及地面多分支井均有瓦斯气体溢出,在未抽采的情况下,井口压力高达3MPa,达到了项目预期.该项目的实施对实现瓦斯治理和高效开发利用具有示范意义.【期刊名称】《中国煤炭地质》【年(卷),期】2019(031)008【总页数】3页(P69-71)【关键词】瓦斯预抽采;多分支水平井;井下钻孔;井下对接;连通施工【作者】徐培远;张晓昂【作者单位】河南省煤田地质局,郑州 450000;河南省能源钻井工程技术研究中心,郑州 45000;河南省煤田地质局,郑州 450000;河南省能源钻井工程技术研究中心,郑州 45000【正文语种】中文【中图分类】TE2430 引言随着我国煤炭行业的进一步发展，浅层煤炭资源日益减少，煤炭开采正逐步向深部发展，瓦斯治理方法也不断改变。

目前煤层瓦斯预抽方式基本分为井下抽采和地面钻井抽采两大类[1]。

其中井下抽采主要包含井下钻孔抽采和巷道抽采等，地面钻井抽采多采用多分支水平井技术，通过定向钻井技术在入煤点进入煤层后，井眼以煤层走向为基准延伸或者穿层而过，通过主支和分支大幅度增加瓦斯解吸面积，将地面多分支水平井通过井下钻孔接入煤矿瓦斯抽采管路，利用地面泵站的负压抽采目的煤层及相邻煤层中的瓦斯，从而达到高效治理的目的[2-3]。

地面多分支水平井瓦斯预抽采技术具有覆盖面积大，采出瓦斯体积分数高，且施工效率高的优点[4-7]，现已广泛的应用于各个地区煤矿瓦斯治理中。

本项目充分利用地面多分支井控制面积大和井下便于集中抽采的优势，提高煤矿瓦斯治理及开发利用效率。

煤层气U型对接井施工工艺

煤层气U型对接井施工工艺浅谈摘要：煤层气u型对接井能最大限度沟通割理，增加钻进煤层及岩层的横截面积长度，加长压裂段，有效的提高了单井产气量，增加经济效益。

本文结合阳泉u型对接井项目，介绍了u型井钻井、下套管、固井等施工工艺和相关注意事项。

关键词：u型对接井钻井工艺下套管固井1 u型对接井概述u型对接井是指两口不同位置的水平井与直井、定向井与水平井、定向井与定向井或水平井与水平井在同一目的层连通的井组。

由于其具有能够最大限度沟通割理和实现排水、排气同步进行的特点，近年在煤层气开发中加大应用。

目前应用于煤层气u型对接井完井方式主要有裸眼完井（两口井对接后不下任何套管）下筛管完井（两口井对接后下入带有网孔状的pvc管）和下技术套管完井（两口井对接后下入n80技术套管），前两种应用较多，本文以阳泉u型对接井为例介绍下技术套管完井的u型井钻井施工工艺。

2 地质条件u型对接井对连通点地质条件要求较高，一般要求水平段与连通地段地层相对稳定，避开粉煤与断层及不稳定地层。

yq-2h1井位于山西省阳泉，该井连通地层位于石炭系太原组，主要由深灰色～灰黑色细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩、石灰岩及煤层组成。

3 u型对接井钻进的主要施工工序及应用实例u型对接井钻进施工工序为：掏穴井施工、水平定向井施工、两口井连通、水平井下生产套管、封闭掏穴井、固井压裂、两口井二次连通。

3.1钻井轨迹设计该井设计井深1148.1米，垂深530米，造斜点220米，最大井斜85.6°，造斜率7.5°/30m。

3.2掏穴井施工掏穴井和普通垂直井基本相同，不同的是在目的煤层多掏一个洞穴，扩大目的煤层的井径，提高两井对接率。

下入技术套管时，玻璃钢管的位置要准确，掏穴长度与直径按施工要求进行掏穴，掏穴的位置一定要测量准确，根据设计要求来完成掏穴井施工。

3.3水平定向井施工与对接3.3.1钻机型号及钻井主要设备该项目主要设备机具有：zj20钻机、3nb-1000泥浆泵、12v190柴油机、12v135柴油机、emwd、vector连通仪器、ф197mm和ф172mm 1.5°可调式螺杆、ф178mm钻铤、ф127mm加重钻杆等。

SN_06H1煤层气U型井复杂地层钻进施工技术实践

中国煤层气 CHINA COALBED METHANE
Vol. 11 No. 1 February. 2014
SN － 06H1 煤层气 U 型井复杂地层钻进施工技术实践
王瑞城宋百强李远灵侯岩波刘彬
（中联层气有限责任公司晋城分公司，山西 048000 ）
摘要: SN06 － H1 是位于沁水盆地东南缘西北倾单斜构造上的一口水平井，目的是揭开山西组 3 号煤层气藏，自上而下依次钻遇第四系、刘家沟组、石千峰组、上石盒子组、下石盒子组、山
Complex Formation Drilling Construction Technique in U-shaped CBM Well SN － 06H1
WANG Ｒuicheng，SONG Baiqiang，LI Yuanling，HOU Yanbo，LIU Bin （ Jincheng Branch of China United Coalbed Methane Co. ，Ltd. ，Shanxi 048000 ） Abstract： SN06 － H1 is one of the CBM horizontal wells， which located in the southeastern margin of Qinshui basin，and point to discover the gas reservoir in No. 3 coal seam of Shanxi Formation. Quaternary，Liujiagou Formation， Shiqianfeng Formation， Upper Shihezi Formation， Lower Shihezi Formation and Shanxi Formation are drilled in order. Leakage stratigraphic is encountered in Liujiagou Formation and Shiqianfeng Formation，with the leakage of 20 ～ 25m3 / h. Five geological faults， a anticline and a syncline are encountered in Shanxi Formation. Hard formation appeared in the horizontal drilling section， which increased the difficulty and risk of construction. The paper summarizes experience of drilling construction technique in ushaped CBM well SN － 06H1 ， analyzed the complex formation during drilling. According to the characteristics of the formations，adjustments for construction plan had been made to ensure the success operation of the project. The drilling rate of coal seam can reach to 92. 36% . The practice lay the foundation of the future well development and drilling construction of this area. Keywords： Coalbed methane； horizontal wells； complex formation； geological fault

煤矿瓦斯二次封孔技术

材料以赛瑞材料为例。在工作面煤体实施顺层钻孔，直至达到设计深度后插入抽放管并在Ｌ１段注浆发泡
封孑Ｌ。Ｌ２为预留的第二次封孔空间，一般为２～３ｍ。
在确定抽采钻孔封孔长度时，应坚持 “ 不向钻
收稿日期
２０１４ — ０９ — ２０
作者简介孙保国，１９８２年毕业于山东矿业大学，分配至兖州煤业股份有限公司北宿煤矿工作，２００３年至２００８年贵州能化公司青龙煤矿书记，２００８年至今贵州大方煤业有限公司董事长。
期，提高钻孔的利用率，目前较有效地是二次封孔技术。贵州大方煤业有限公司小屯煤矿利用该项技术进行试验，取得满意的效果。１二次封孔技术原理
在第一次钻孔封孔顺利实施并保证封孔质量的基础上，利用带压气体以一定压力将微细膨胀粉料送人
经过查阅大量资料和现场实践，巷道周围形成
些裂隙将对抽采钻孔的气密性产生直接影响。
１－３封孔长度的确定
至１０％～２０％，甚至更低，造成大量瓦斯仍留存于
煤体，致使采掘过程中瓦斯时常超限，影响正常生
产，已成为制约钻孔高效抽采瓦斯的瓶颈。
对于大幅度提高瓦斯抽采浓度，延长有效抽采
１．２巷道裂隙圈的形成
裂隙圈是由煤层或岩层拉伸破坏形成的。当巷道在掘进过程中，径向产生压应力和压缩变形，而切向
将产生拉应力和拉伸变形，由于岩石抗拉强度很差，当拉伸应变超过破坏应变时，径向将产生裂隙，形成

煤层气U型对接井施工关键技术

煤层气U型对接井施工关键技术
熊亮;张小连
【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》
【年(卷),期】2018(045)002
【摘要】煤层气地面排采先后经历了常规直井、常规定向井、U型井以及羽状分支井等阶段,其中U型井具有同步排采,占地少、最大限度沟通煤层裂隙等优点而逐渐成为当今煤层气地面排采的新宠.以YQ 01井组为例,对U型对接井施工中难点问题进行梳理,提出了各主要施工阶段需要注意事项及技术措施,解决了井眼轨迹控制难、复杂情况高发、水平井与直井连通精度高等问题.节省了钻井成本,为后续煤层气U型对接井施工提供了技术借鉴.
【总页数】4页(P33-35,51)
【作者】熊亮;张小连
【作者单位】河南省煤田地质局,河南郑州 450052;河南省煤田地质局三队,河南郑州 450052
【正文语种】中文
【中图分类】P634;TD842
【相关文献】
1.煤层气开发U型井施工技术及增产措施试验研究--以寺河煤矿15号煤2014ZX-U-05V/H井组为例 [J], 黄巍;王军;郝世俊;郑玉柱;祁宏军;张强
2.SN-06H1煤层气U型井复杂地层钻进施工技术实践 [J], 王瑞城;宋百强;李远灵;
侯岩波;刘彬
3.煤层气多分支水平井远端对接施工技术的应用分析 [J], 牛建魁
4.煤层气U型井施工工艺探讨 [J], 薛磊
5.套管造穴在柳林石西区块U型对接井施工中的应用 [J], 刘彦锋
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煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究

第38卷第6期中国矿业大学学报 Vol.38No.62009年11月 Journal of China University of Mining &Technology Nov.2009收稿日期:20090113基金项目:国家自然科学基金项目(50604014);教育部新世纪优秀人才资助项目(NCET 20820838);国家大学生创新性实验计划项目(081029024)作者简介:周福宝(19762),男,江苏省南京市人,教授,工学博士,从事矿井通风与安全方面的研究.E 2m ail :f.zhou @ T el :0516283995053煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究周福宝,李金海,昃　玺,刘应科,张仁贵,沈思骏(中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,安全工程学院,江苏徐州　221008)摘要:针对煤层钻孔抽放瓦斯后煤层孔隙裂隙发育致使瓦斯浓度下降,钻孔有效抽放期缩短的技术难题,首次提出二次封孔方法.阐述了二次封孔方法的基本原理,建立了微细膨胀粉料颗粒在孔隙裂隙中运动的数学模型,并在晋城煤业集团公司寺河矿开展了6个月的现场工业性试验.结果表明:应用二次封孔方法可提高瓦斯抽放浓度25%～50%,延长钻孔的有效瓦斯抽放期3个月.关键词:矿井瓦斯;抽放;封孔;二次封孔方法中图分类号:TD 713.32文献标识码:A文章编号:100021964(2009)0620764205A St udy of t he Second Hole Sealing Met hod toImprove Gas Drainage in Coal SeamsZHOU Fu 2bao ,L I Jin 2hai ,ZE Xi ,L IU Y ing 2ke ,ZHAN G Ren 2gui ,SH EN Si 2jun(State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining ,School of Safety Engineering ,China University of Mining &Technology ,Xuzhou ,Jiangsu 221008,China )Abstract :Gas concent rations drop ,and t he effective gas drainage period of holes is shortened ,because pores and cracks in t he coal seam become completely developed after gas drainage.The ’second hole ’sealing met hod is propo sed as a solution to t his p roblem.The p rinciples are described and a mat hematical model is formulated to describe t he movement of fine expansion particles wit hin t he pores and cracks of t he coal seam.An indust rial scale test of t his met hod was carried out over a period of six mont hs at t he Sihe mine of t he Jincheng Mine Indust ry Group.The gas drainage concent ration was imp roved by 25to 50%after application of t he met hod and t he period of effective gas drainage was extended for t hree mont hs.K ey w ords :mine gas ;gas drainage ;hole sealing ;second hole sealing met hod顺层钻孔抽放是我国煤层瓦斯抽放的主要方式之一,但是目前我国约有65%的回采工作面顺层钻孔的预抽瓦斯浓度低于30%,这充分反映了抽放钻孔密封质量差的现状[1].当前国内外采用的封孔技术主要有机械注水泥砂浆封孔[225]、发泡聚合材料封孔[627]、封孔器封孔[8]等.其中,机械注水泥砂浆封孔主要适用于倾斜钻孔,对于近水平或缓倾斜煤层则不适用;发泡聚合材料封孔具有聚合材料发泡倍数高、质量轻、封孔迅速的优点,但是其封孔材料成本高,操作要求高;快速封孔器封孔速度快,重复使用可降低成本,但效果较差,只适用于临时抽放封孔;太原理工大学等提出了“聚氨酯加水泥浆”的封孔方法,综合了水泥封孔和聚合材料封孔的优点[9].总体来看,现有的瓦斯抽放钻孔的封孔方法都还局限于一次封孔阶段,未涉及到如何提高后期瓦斯抽放浓度.对于顺层钻孔,即使初期瓦斯抽放浓度较高,但随着大量瓦斯被抽出,煤体的弹性潜能得以释放,将使煤层发生变形、位移和卸第6期周福宝等:煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究压,钻孔周边的孔(裂)隙发育、扩张,在抽放负压的作用下外界空气易从这些孔(裂)隙通道进入孔内,从而导致瓦斯抽放浓度下降[10],缩短了钻孔的有效抽放寿命.针对该技术难题,借鉴火区封闭堵漏的原理[11],2007年中国矿业大学课题组首次提出了二次封孔方法及配套装置[12],并在山西晋城寺河矿进行了成功应用3.1基本原理二次封孔方法的应用可划分为2个阶段:第1次封孔阶段和第2次封孔阶段.第1次封孔阶段采用发泡聚合材料在巷道松动圈以外的位置进行封孔,如图1所示.具体工艺为:在巷道中向煤层施工钻孔至设计深度,然后抽放管卷缠发泡聚合材料药液进入钻孔,药液在钻孔中发生化学反应,体积膨胀将钻孔密封,钻孔孔口采用速凝水泥固定,最后连接管路进行瓦斯抽放.其中,封孔段的药液涂抹长度为L 1(L 1约为3m ),药液末端距孔口的距离为L 2(约为7m ).这次封孔关键是根据裂隙圈的长度,确定合理的封孔长度,使得封孔段避开松动圈,避免空气通过这些裂隙吸入钻孔和抽放系统.图1　第1次封孔阶段示意Fig.1Schematic diagram of first hole sealing stage经过一段时期的抽放后,煤层的变形、位移会导致钻孔周边煤层的孔(裂)隙扩张、发育,外界空气由裂隙通道导入孔底,使得瓦斯抽放浓度快速下降.即进入第2次封孔阶段,如图2所示.其封孔工艺是用高压空气以012～013M Pa 的压力将微细膨胀粉料吹入钻孔内,直至微细膨胀粉料充满钻孔,采用速凝水泥密封钻孔孔口,第2次封孔阶段结束.微细膨胀粉料由水泥、黄泥、石灰粉、石膏粉和工业淀粉几种按照一定比例配制而成,在瓦斯抽放负压的作用下渗入钻孔周边的裂隙群内,增加了裂隙内气体的流动阻力,阻隔了外界空气的导入,孔内漏风量减少,从而提高了钻孔内瓦斯抽放浓度,显著改善瓦斯抽放效果,确保瓦斯抽放系统的安全性.图2　第2次封孔阶段示意Fig.2Schematic diagram of second hole sealing stage2理论分析211数学模型对于微细膨胀粉料颗粒在煤层孔(裂)隙中的运动,可作如下假设1)颗粒运动场为平面场;2)颗粒近似为球形体;3)颗粒正处于运动状态,没有受到堵塞;4)忽略颗粒与颗粒之间存在相互作用,只考虑单颗粒与气流之间的相互作用.根据假设条件,在某一裂隙分布的二维空间内建立欧拉坐标.在欧拉坐标中颗粒某一时刻的受力分析,如图3所示,G 为颗粒所受重力,方向竖直向下,N 为颗粒所受支持力,f 为裂隙壁对颗粒的摩擦阻力,方向与颗粒运动方向相反,F 为气流对颗粒的作用力,可定义为该点静压p (x ,y )与抽放负压f ch 之差,方向与抽放负压f ch 方向相同,为沿裂隙切线方向且指向抽放钻孔.由于是负压抽放,该点静压p (x ,y )>f ch ,且f ch 为已知量,则有F =(p (x ,y )-f ch )A ,(1)式中　A 为颗粒正对气流的表面积,m 2.图3颗粒二维运动的受力分析Fig.3Force analysis of particles ’two 2dimentional motion对于静压p (x ,y ),以裂隙内气流微元作为对象,根据方程(2)列出关系式,从而得出颗粒所处位置的p (x ,y ).3中国矿业大学,晋城煤业集团公司.节理裂隙发育煤体瓦斯抽放封孔技术研究报告,2008年.567 中国矿业大学学报第38卷z +p ρg g+v22g =常数,(2)式中:z 为以0势能面为基准的高度,m ;v 为流体流速,m/s ;g 为重力加速度,9181m/s 2;ρg 为气流的密度,kg/m 3.建立伯努利方程求解p (x ,y )过程中,不考虑流体速度影响,即v =0,进而求出p (x ,y )表达式.对于摩擦阻力f 和支持力N ,则有N =G cos α,f =μG cos α,(3)式中　μ为摩擦系数.利用牛顿第二定律,分别对水平和垂直方向列出受力平衡方程:水平方向m d u m x dτ=F x -f cos α-N sin α=F co s α-μG co s 2α-G cos αsin α,(4)垂直方向m d u m y dτ=F y +N co s α-G -f sin α=F sin α+G co s 2α-G -μG cos αsin α,(5)式中:u m x ,u m y 分别为颗粒速度沿x ,y 轴的分量;F x ,F x 分别为F 在x ,y 轴上的分量.对于球形体颗粒V =16πd 3,A =14πd 2,m =16πd 3ρ,(6)式中　d 为球形体颗粒直径.设裂隙曲线在二维平面内方程为S (x ,y ,τ),由于只讨论颗粒在裂隙中运动模型,故不考虑裂隙客观存在的影响,设该曲线方程为已知,并随时间变化而变化,则tan α=d S (x ,y ,τ)d x,(7)将(1),(6),(7)代入(4),(5),得出颗粒在重力场中二维运动的基本方程:水平方向d u m x d τ=3(p (x ,y )-f ch )2d ρco s arctan d S (x ,y ,τ)d x-μg co s 2arctan d S (x ,y ,τ)d x-g 2sin 2arctan d S (x ,y ,τ)d x,(8)垂直方向d u m y d τ=3(p (x ,y )-f ch )2d p ρsin arctan d S (x ,y ,τ)d x+g co s 2arctan d S (x ,y ,τ)d x-g -μg 2sin 2arctan d S (x ,y ,τ)d x,(9) 经过讨论,在式(8),(9)中,只有速度u m 和时间τ为变量,对两式进行积分,即可得到颗粒在二维裂隙中运动模型:水平方向u m x =∫τ3(p (x ,y )-f ch )2dρcos arctand S (x ,y ,τ)d x -μg cos 2arctan d S (x ,y ,τ)d x-g2sin 2arctand S (x ,y ,τ)d x d τ,(10)垂直方向u m y =∫τ3(p (x ,y )-f ch )2dρsin arctand S (x ,y ,τ)d x +g co s 2arctand S (x ,y ,τ)d x-g -μg2sin 2arctand S (x ,y ,τ)d x d τ.(11)212讨论与分析1)当裂隙S 为直线型时,颗粒从静止开始运动,受到的气流作用力F 与速度u 方向相同,故一直呈加速直线运动状态,直至颗粒受裂隙附加的阻力(如裂隙直径变小等),当气流的作用力始终小于该阻力时,速度u 就会逐渐减小至0,直到停止运动,则颗粒封堵裂隙;2)当裂隙S 为曲线型时,气流作用力沿裂隙切线方向,由于气流的作用力F 的方向随时间τ不断变化,颗粒做曲线运动,并受到裂隙壁的碰撞而改变运动方向,直到外界阻力大于气流作用力,颗粒逐渐停止运动;3)煤层中发育的裂隙S 并不仅仅是平面的,还有可能是三维的.三维裂隙曲线方程可以分解为二维曲线方程,从而建立二维运动模型,进而讨论颗粒的运动;4)抽放负压f ch 的大小直接影响到颗粒在裂隙空间内的运动.f ch 作用力大,则颗粒的运移速度u 增大,从而增加颗粒在裂隙内的运移距离,提高裂隙封堵的效果,故实施二次封孔方法初期应提高孔口抽放负压;5)颗粒在裂隙S 中运移与时间τ相关,对于周边裂隙发育的钻孔,颗粒的封堵需要较长的时间,即实施二次封孔后初期封孔效果并不明显,但后期效果将改善,即封孔效果在时间上存在“滞后效应”.3应用实例山西晋城煤业集团公司寺河矿井田位于沁水667第6期周福宝等:煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究煤田南缘.矿井为高瓦斯矿井,2006年矿井绝对瓦斯涌出量为48616m3/min,相对瓦斯涌出量为21197m3/t.试验地点选定在23053进风巷.该区域煤层瓦斯含量为1616m3/t,煤层透气性系数为010239～414529m2/(M Pa2・d).过去,矿井采用灌注聚氨酯封孔法,封孔段长度为6～8m,封孔后初始φ(C H4)在20%～80%之间,经过20～40d 的抽放,浓度降低到10%～30%,钻孔的有效抽放期偏短.从2007年11月,寺河矿实施了二次封孔方法.第1次封孔阶段的材料仍采用聚氨酯,第2次封孔阶段将粉料压力钻孔内,孔口抽放负压由116～214kPa提高到218～316kPa,使粉料渗入钻孔周围裂隙内.经过6个月的现场实测,部分钻孔各时间段的瓦斯抽放浓度如表1所示.表1　试验钻孔在不同时期的瓦斯抽放浓度T ablet1G as drainage concentration in experimental holes at different stages%孔号第1次封孔20072112182007211228200721227第2次封孔2007212217200821217200821228200822216200823296854919847117431804014271123751466417252141 6875116044189411854911868185791096812151138 6901817613131191381715341113431154213540119 6972013321134181751819332167371503216229148 7045610052162471483713843127521894116432155 7094815265140291783911651139561734115833101 7728910588141881575616490101921057814764121 7755712062104321262810624130731635513628185 7774714990145811535714395104931108610682171由表1可知,实施了第1次封孔后,各钻孔的φ(C H4)在随后的20d内逐渐下降,实施二次封孔后,则回升,持续上升时间为40～50d.随后,瓦斯浓度达到峰值后开始衰减.709号钻孔的φ(CH4)在一次封孔阶段由最初的65140%下降至29178%,表明在抽放负压作用下钻孔周边裂隙逐渐发育,外界空气通过裂隙进入钻孔导致瓦斯浓度下降,二次封孔后,微细颗粒封堵了钻孔周边的裂隙群,阻隔了外界空气的进入,提高瓦斯抽放浓度至56%,延长抽放期约3个月.690号和697号钻孔在一次封孔阶段的瓦斯抽放浓度呈现持续偏低或波动降低的趋势,表明该处煤体裂隙群在巷道掘进或钻孔施工过程中已形成并发育,二次封孔方法应用后,颗粒封堵了一次封孔所不能密封的裂隙区域或孔隙通道,提高瓦斯抽放浓度.775号钻孔数据表明,二次封孔效果会存在时间上的“滞后效应”,即瓦斯浓度并不会在二次封孔后即刻提高,而是缓慢降低后再升高,原因是此类钻孔的周边煤体裂隙比较发育,微细颗粒从钻孔运移到裂隙群并封堵所有裂隙需要一定的时间,只有大部分裂隙被封堵严密后,瓦斯浓度才会呈现平稳上升趋势.定义瓦斯抽放浓度增量ΔC如式(12)所示ΔC=C2-C1,(12)式中:C1为第2阶段封孔实施前的瓦斯抽放浓度, %;C2为第2阶段封孔实施后最高瓦斯抽放浓度,%.以777号钻孔为例,可求出ΔC=37161%.由ΔC可知,在实施第2阶段封孔后,从2007年12月17日到2008年1月17日1个月时间内,瓦斯浓度持续上升,增高幅度为37161%,并延长抽放至2008年3月9日,延长抽放期约3个月,达到了二次封孔预期效果.现场试验结果表明,第2次封孔阶段比第1次封孔后的瓦斯抽放浓度提高了约25%～50%,平均可延长瓦斯抽放期约3个月,效果显著.4结论1)首次提出二次封孔方法的原理和工艺.二次封孔方法的原理是指在瓦斯抽放浓度快速下降时,利用高压气体以一定压力将微细膨胀粉料送入煤层钻孔内,微细膨胀粉料在瓦斯抽放系统负压的作用下渗入煤层周围的孔(裂)隙区域,增加裂隙内气体的流动阻力,阻隔外界空气的进入,显著减少孔内的漏风量,从而大幅度提高钻孔内瓦斯抽放的浓度和延长瓦斯抽放期.2)现场试验结果表明,应用二次封孔方法瓦斯抽放后期的浓度可提高25%～50%,平均延长瓦斯抽放期约3个月,提高了钻孔的利用率,显著改善瓦斯抽放效果.二次封孔方法在我国的煤层钻孔瓦斯抽放封孔中具有重要的推广应用前景.参考文献:[1]王兆丰.我国煤矿瓦斯抽放存在的问题及对策探讨[J].焦作工学院学报:自然科学版,2003,22(4):767 中国矿业大学学报第38卷2412246.WAN G Zhao2feng.Probe into the problems of meth2 ane drainage in China’s coal mines and its counter2 measures[J].Journal of Jiaozuo Institute of Tech2 nology:Natural Science,2003,22(4):2412246. 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