煤矿井上下联合抽采煤层气的方法 【技术领域】
本发明涉及一种煤层气开采技术， 具体为一种煤矿井上下联合抽采煤层气的方法。 背景技术
井下钻孔抽采是煤矿瓦斯治理和消除煤与瓦斯突出的主要措施之一， 通过抽采降 低煤层瓦斯含量， 减少矿井回采时的瓦斯涌出量和降低煤与瓦斯突出的危险性。目前对煤 层气的处理有两种办法， 一种是在含有高浓度瓦斯的煤田区域地面打井， 然后通过注水压 裂， 增加煤层的裂隙， 并把瓦斯排出， 再通过井管将瓦斯导出 ； 但是在很多情况下仅采用地 面钻井压裂范围有限， 钻井抽采量低， 抽采时间长。另一种办法就是在井下的巷道内， 利用 钻机定向打出若干钻孔来释放瓦斯， 并通过管道收集。 但对于透气性较差的煤层， 在井下直 接进行钻孔抽采， 效果较差。 目前提高煤层透气性的方法有多种， 诸如， 井下水力压裂、 水力 割缝等方法， 但效果均不明显。 当前较为有效的方法是开采保护层， 通过开采保护层可以提 高被保护层的透气性， 对提高瓦斯抽采效果明显， 但在某些区域， 保护层的煤层较薄、 煤质 差， 不具备开采的条件或经济价值， 同时由于很多矿井不具备开采保护层的条件， 因此该方 法具有局限性。
在实践生产中， 也有将两种措施结合使用的情形， 以达到提高瓦斯抽放的效果， 但 是实际状况是， 地上钻井和地下钻孔抽放还是各自独立工作， 没有产生协同效果。 发明内容
本发明为了解决地面钻井抽放和煤层中钻孔抽放瓦斯效果差的问题而提供了一 种地面钻井与井下钻孔联合抽采煤层气的方法。
本发明是由以下技术方案实现的， 一种煤矿井上下联合抽采煤层气的方法， 包括 在地面施工抽采钻井、 在煤层中施工井下定向长钻孔， 使所述的抽采钻井和井下定向长钻 孔交联贯通， 然后对煤层中的井下定向长钻孔进行有效封孔， 然后利用地面的压裂设备通 过抽采钻井对地面钻进的抽放区域和煤层的长钻孔抽放区域进行压裂处理， 然后再进行抽 采。
与现有抽采技术相比， 本发明所述的技术具有以下优点 ：
1、 提高了煤层气抽采速度和效率
地面压裂井下抽采的意义首先表现为煤层气的快速高效抽采。 由于地面压裂井的 压裂使得长钻孔相当于进行了全孔压裂作业， 煤储层是一裂缝型储层， 在原始条件下煤层 中存在大量的裂缝， 这些裂缝或者局部闭合或者局部充填， 连通能力有限， 经过压裂施工， 在垂直井两侧产生了导流能力很高的裂缝， 相对于煤层中原有的裂缝， 压裂缝的导流能力 很高， 而且具有很好的连同性， 储层中的气体可以改变流动方式， 以更快的速度流向井筒， 大大提高了产出效率。井下长钻孔又将这些流动高速通道联系在一起， 成为更加通畅的流 动通道。因此， 控制范围内煤储层的导流能力大大提高， 在负压抽采时， 气体的流动阻力大大降低， 因此抽采速度可以有极大的提高。 多个垂直井的压裂缝与长钻孔可以有效地沟通， 使得长钻孔发的抽采影响范围极大的提高， 可以用较少的钻孔高效地抽采煤层气。
2、 缩短煤层气抽采工程的建设周期
地面压裂与井下抽采联动煤层气抽采技术的意义还表现为抽采工程的建设周期 的大大缩短。 首先是钻孔工作量的减少。 一般情况下， 长钻孔的孔间距为 30-50m， 使用地面 压裂与井下抽采联动煤层气抽采技术后， 由于系统的控制范围大大增加， 可以将井下长钻 孔的间距增大到 100 米， 甚至更大。从而井下长钻孔施工作业量将减少至少一半， 钻业时间 也将至少缩短为原来的一半， 同时还减少了至少一次搬家和校正孔位的时间。第二是煤层 气集输系统的节省。利用原有的煤层气地面 / 井下技术系统， 可以节省再建一套集输系统 的时间。因此地面压裂与井下抽采联动煤层气抽采技术可以节省建设时间， 大大缩短煤层 气抽采工程的建设周期。
总之由于钻孔工程量、 搬家次数的减少、 抽采效率的提高和气体集输系统的高效 利用， 在大大缩短抽采时间的同时， 可以节约大量的工程投入， 减少人力、 物力和财力的使 用。 附图说明
图 1 为本发明的井孔及钻孔布置示意图 图 2 为图 1 的俯视图 图 3 为图 1 的侧视图 图中 ： 1- 煤层、 2， 3， 4- 抽采钻井、 5- 非煤层、 6- 巷道、 7， 8- 定向长钻孔具体实施方式
如图 1、 2、 3 所示， 在井下利用钻机施工定向长钻孔 8、 7， 两钻孔竖向排列， 再在地 面施工抽采钻井 2、 3、 4， 通过精确定位使所述的抽采钻井 2、 3、 4 分别穿过井下定向长钻孔 8、 7 使钻孔与抽采钻井实现精确贯通。将定向长钻孔 3 进行有效封孔， 然后在地面利用地 面钻井压裂装备与技术对抽采钻井 2、 3、 4 周围的施工区域 ( 图中虚线部分 ) 和定向长钻孔 8、 7 周围的施工区域 ( 图中虚线部分 ) 的煤层进行全部压裂， 这样操作可以将地面抽采钻 井 2、 3、 4 压裂产生的比较小的区域扩大到沿着长钻孔 3 周围的较大的区域， 从而显著增大 了煤层压裂范围。
所述的抽采钻井 2、 3、 4 不仅限于图中所示意数量， 在某煤田区域内竖直方向上可 以钻有若干条， 定向长钻孔 7、 8 也不限于图中所述数量， 经过交叉后， 每一条钻井可以竖向 对所有的钻孔竖向串接贯通， 而水平的长钻孔则可以对若干的抽采钻井纵向串接贯通， 最 后形成立体网状连接结构， 压裂的深度和广度都可以得到大幅度增加， 然后直接利用地面 抽采技术进行地面抽采， 或者也可以将地面压裂井封堵将井下千米钻孔接入井下瓦斯抽采 系统， 由井下瓦斯抽采系统进行接抽， 提高压裂区域的抽采效果。
本发明的特点 ：
1、 增大压裂区域， 提高抽放效果 ；
2、 利用地面压裂技术， 施工井下钻孔 ；
3、 抽放系统可以是在地面， 也可以是在井下， 根据实际情况而定 ；4、 将地面井压裂后封井和井下本煤层钻孔一同接入井下瓦斯抽放系统， 由井下瓦 斯抽放系统进行接抽更经济。
5、 将多个地面垂直井的压裂缝与长钻孔进行有效地沟通， 使得长钻孔发的抽采影 响范围极大的提高， 可以用较少的钻孔高效地抽采煤层气。