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1、10申请公布号CN102080526A43申请公布日20110601CN102080526ACN102080526A21申请号201110008833922申请日20110117E21B43/26200601E21B43/30200601E21B7/06200601E21B7/04200601E21B47/00200601E21F7/0020060171申请人河南理工大学地址454003河南省焦作市高新区世纪大道2001号72发明人苏现波马耕孙平郭红玉李伍成鲜保安辛新平陶云奇王一兵74专利代理机构郑州联科专利事务所普通合伙41104代理人王聚才54发明名称地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法。
2、57摘要地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法，依次包括以下步骤选择瓦斯含量大于8M3/T煤储层；确定煤层开采产生的裂隙带位置，以裂隙带中下部37M处的岩层为水平段施工层位；根据水平段着陆点确定井口和造斜点位置，实现大曲率半径增斜，钻孔方位平行于煤炭回采工作面顺槽或垂直于最大主应力方向，水平段长度小于等于工作面走向长度；井身结构采用三开结构，水平段可以裸眼或下套管射孔；在选定的岩层内施工水平段；在水平段采用裸眼封隔器或套管封隔器，逐段水力压裂；安装排采设备，利用虚拟储层进行地面瓦斯抽采；在采中和采后阶段换负压抽采，实现一井多用。本发明提高地面钻井抽采效率、实现区域消突，最大限度降低瓦斯灾害。5。
3、1INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102080530A1/1页21地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法，其特征在于依次包括以下步骤（1）选择瓦斯含量大于8M3/T煤储层；（2）确定煤层开采产生的裂隙带位置，以裂隙带中下部37M处的岩层为水平段的施工层位即水平井布置层位；（3）根据水平段着陆点确定井口和造斜点位置，实现大曲率半径增斜，造斜率为26/30M，钻孔方位平行于煤炭回采工作面顺槽或垂直于最大主应力方向，水平段长度小于等于工作面的走向长度；（4）井身结构采用三开结构，水平段可以裸眼或下套管射孔；（5）在选定的岩层内施工水平段；。
4、（6）在水平段采用裸眼封隔器或套管封隔器，逐段进行水力压裂，每段的压裂长度控制在4080M，实现井筒与煤层通过压裂裂缝沟通，建立瓦斯运移的通道；（7）安装排采设备，利用虚拟储层进行地面瓦斯抽采；（8）在采中和采后阶段换负压抽采，实现一井多用；（9）效果检验，主要指标包括采前、采中和采后瓦斯抽采量及变化。2根据权利要求1所述的地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法，其特征在于所述的步骤（6）的虚拟储层是指煤层的顶底板某个层位的岩层，通过在该层施工钻孔并进行压裂，利用该层的压裂裂缝与煤储层沟通，瓦斯由煤层解吸后扩散运移到该层裂缝，在由该层裂缝运移至井筒被抽采出，这个间接的抽采瓦斯的岩层就被称为虚拟。
5、储层。3根据权利要求1或2任一条所述的地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法，其特征在于所述的步骤（2）水平井布置层位为裂隙带中下部56M的岩层为顺层水平井的施工层位。4根据权利要求3所述的地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法，其特征在于所述的步骤（6）水力压裂的水基压裂液为线性胶、冻胶或清水、活性水或清洁压裂液。5根据权利要求4所述的地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法，其特征在于所述的步骤（4）的裸眼就是地层直接裸露；下套管射孔是用套管把地层封住，然后采用射孔技术再与地层连通的。权利要求书CN102080526ACN102080530A1/3页3地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法技。
6、术领域0001本发明涉及一种地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法。背景技术0002世界煤层气（瓦斯）地面开发经历了30余年的历史，基本形成了一套系统的工艺技术。我国在经历了20余年艰苦探索后，在山西的沁水盆地、河东煤田、辽宁的阜新等地区实现了局部商业化开发。而支撑整个煤层气行业的是地面垂直井水力压裂完井工艺，尽管丛式井和水平分支井也在积极的试验，但苛刻的地质与施工要求，在近期内难以大规模推广。但无论是上述哪种完井工艺，都要求煤储层为原生结构或碎裂结构，即要求煤层有足够的力学强度。因为，只有此类储层可进行压裂强化增透。对于碎粒煤和糜棱煤储层，目前还是地面煤层气开发的禁区。针对这种构造软煤，可以。
7、实施间接在煤层卸压、抽采的工艺，即对不可进行本煤层压裂的煤层，对其顶板或底板围岩先期钻不同结构模型的分支水平井，煤层中的瓦斯以扩散形式运移到顶底板裂隙中被抽采。0003瓦斯治理方法众多，如区域治理措施中的保护层开采、地面采动区抽采等，但局限性大，效果差异悬殊。瓦斯治理主要手段为抽采，最常用的是把煤层作为抽采对象。但是，对于原生结构和碎裂煤而言，自身裂隙的连通性较差，且钻进过程中井田附近存在污染，如果不采取增透措施，抽采效果有限。瓦斯突出煤层往往为渗透性极差、强度极低的碎粒煤和糜棱煤，直接从其中抽采瓦斯不仅钻进困难，而且抽采效果差，钻孔抽采半径非常小、封孔困难，致使抽采瓦斯浓度难以长期稳定。往往。
8、以密集布孔、高工程投入为代价进行抽采。发明内容0004本发明提供一种地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法，提高地面钻井抽采效率、实现区域消突，最大限度降低瓦斯灾害。0005为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法，依次包括以下步骤（1）选择瓦斯含量大于8M3/T煤储层；（2）确定煤层开采产生的裂隙带位置，以裂隙带中下部37M处的岩层为水平段的施工层位即水平井布置层位；（3）根据水平段着陆点确定井口和造斜点位置，实现大曲率半径增斜，造斜率为26/30M，钻孔方位平行于煤炭回采工作面顺槽或垂直于最大主应力方向，水平段长度小于等于工作面的走向长度；（4）井。
9、身结构采用三开结构，水平段可以裸眼或下套管射孔；（5）在选定的岩层内施工水平段；（6）在水平段采用裸眼封隔器或套管封隔器，逐段进行水力压裂，每段的压裂长度控制在4080M，实现井筒与煤层通过压裂裂缝沟通，建立瓦斯运移的通道；（7）安装排采设备，利用虚拟储层进行地面瓦斯抽采；（8）在采中和采后阶段换负压抽采，实现一井多用；（9）效果检验，主要指标包括采前、采中和采后瓦斯抽采量及变化。0006所述的步骤（6）的虚拟储层是指煤层的顶底板某个层位的岩层，通过在该层施工钻孔并进行压裂，利用该层的压裂裂缝与煤储层沟通，瓦斯由煤层解吸后扩散运移到该层裂缝，在由该层裂缝运移至井筒被抽采出，这个间接的抽采瓦斯的。
10、岩层就被称为虚拟储层。说明书CN102080526ACN102080530A2/3页40007所述的步骤（2）水平井布置层位为裂隙带中下部56M的岩层为顺层水平井的施工层位。0008所述的步骤（6）水力压裂的水基压裂液为线性胶、冻胶或清水、活性水或清洁压裂液。0009所述的步骤（4）的裸眼就是地层直接裸露；下套管射孔是用套管把地层封住，然后采用射孔技术再与地层连通的。0010本发明针对高瓦斯煤储层的瓦斯治理，与传统瓦斯地面抽采不同，它是通过虚拟储层模式进行，同时也可以利用采动影响，在采中和采后阶段还可以继续治理瓦斯，对采煤阶段瓦斯治理而言，利用水平井布置在裂隙带的优势、在负压作用下大量抽采卸压。
11、瓦斯，同时在采煤结束后还可在采空区继续抽采瓦斯，为煤矿瓦斯治理服务，真正实现一井多用。0011本发明针对各种煤体结构，在由地面向煤层顶板施工顺层水平井，然后进行分段压裂，在虚拟储层与煤储层之间建立瓦斯运移产出的通道，加大瓦斯抽采量、使得瓦斯区域抽采的时间大大提前；同时在煤炭开采期和采后也可以利用裂隙带发育的裂隙继续抽采，实现瓦斯治理与资源开发利用双重目的。附图说明0012图1为水平井裸眼井身的结构示意图；图2为裸眼封隔分段压裂图；图3为水平井下套管井身的结构示意图；图4为套管封隔分段压裂图。具体实施方式0013实施例如图14所示，地面煤层顶板2顺层水平压裂井抽采瓦斯方法，其特征在于依次包括以下。
12、步骤（1）选择瓦斯含量大于8M3/T煤储层；（2）确定煤层开采产生的裂隙带位置，以裂隙带中下部37M的岩层为水平段的施工层位，或经岩体力学分析确定的其他有利层位；（3）根据水平段着陆点确定井口和造斜点位置，实现大曲率半径增斜，造斜率选择26/30M，钻孔方位平行于煤炭回采工作面顺槽或垂直于最大主应力方向，水平段长度等于工作面的走向长度或规定长度；（4）井身结构采用三开结构，水平段可以裸眼或下套管射孔；三开结构是钻井工程的一个常见名词，就是钻头从大到小换三次，钻出的井眼相应的就是三开结构。裸眼就是地层直接裸露；下套管射孔是用套管把地层封住，然后采用射孔技术再与地层连通的，两者只能选其一。（5）在。
13、选定的岩层内施工水平段；（6）在水平段针对裸眼水平1井或套管水平井4采用裸眼封隔器3或套管封隔器5，逐段进行水力压裂，每段的压裂长度控制在4080M，实现井筒与煤层通过压裂裂缝沟通；主要目的在于沟通煤层，建立瓦斯运移的通道。水力压裂包括各种水基压裂液，水力压裂的水基压裂液为线性胶、冻胶或清水、活性水或清洁压裂液等，加入支撑剂与否均属于此范围。（7）安装排采设备，利用虚拟储层进行地面瓦斯抽采；虚拟储层指煤层的顶底板某个层位的岩层，通过在该层施工钻孔并进行压裂，利用该层的压裂裂缝与煤储层沟通，瓦斯由煤层解吸后扩散运移到该层裂缝，在由该层裂缝运移至井筒被抽采出。这个间接的抽采瓦斯的岩层就被称为虚拟储。
14、层。（8）在采中和采后阶段换负压抽采，实现一井多用；（9）效果检验，主要指标说明书CN102080526ACN102080530A3/3页5包括采前、采中和采后瓦斯抽采量及变化。0014针对高瓦斯煤储层，在顶板施工水平井，实施分段水力压裂沟通煤层，进行采前瓦斯抽采，并在采中和采后实现一井多用治理瓦斯目的。0015构造软煤（碎粒煤和糜棱煤）顶板顺层水平井压裂抽采瓦斯技术是地面水平井分支井技术的深化，操作性和针对性更强，对未来煤矿开采工作面的高瓦斯泄压更直接，防止瓦斯突出意义深远，将更有发展前景，同时该项技术还将继续发展，分支井控制面积将更大，分支方向更具针对性，抽采、卸压效率将更高，将成为工作面区域消突的重要途径；顶板顺层水平压裂井将为取代岩巷奠定试验基础。0016地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯技术，对原生结构和碎裂煤高瓦斯煤储层同样有效。说明书CN102080526ACN102080530A1/2页6图1图2说明书附图CN102080526ACN102080530A2/2页7图3图4说明书附图CN102080526A。