CN102022134B - 钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法 - Google Patents
钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102022134B CN102022134B CN201010545678XA CN201010545678A CN102022134B CN 102022134 B CN102022134 B CN 102022134B CN 201010545678X A CN201010545678X A CN 201010545678XA CN 201010545678 A CN201010545678 A CN 201010545678A CN 102022134 B CN102022134 B CN 102022134B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hole
- vibration
- pressure
- coal bed
- coal seam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 130
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000003825 pressing Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 claims abstract description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 20
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 12
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 48
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 9
- 230000009471 action Effects 0.000 description 7
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 5
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000010358 mechanical oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 2
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
本发明的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，采用已知工具技术逐一对布置的振动孔(2)孔位和压裂孔(3)孔位实施钻孔作业，然后在压裂孔(3)上，采用外径与压裂孔(3)孔径相匹配的压裂设备，以高于地层破裂压力对煤层(1)进行压裂作业，压裂结束后，开启振动设备使其在振动孔(2)内以适当的振动频率实施持续振动作业，同时，在压裂孔口上换上产气设备，利用常规方法对煤层(1)进行卸压抽放煤层气。本发明改善了煤层(1)中煤层气的流动状态，同时，使煤层受到交替变化的拉应力和压应力作用，有利于煤层气从微孔隙解吸、扩散和流动，为煤层(1)内部卸压、煤层气释放和流动创造了良好的条件，增加了煤层气的抽采效率。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气开采工艺技术领域，特别涉及一种适用于高瓦斯低透性煤层的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法。
背景技术
煤层中含有大量的煤层气，又称为瓦斯，它不仅是宝贵的资源，也是煤矿地下开采中煤与瓦斯突出潜能的重要组成部分，其主要成分是甲烷。我国是煤炭资源大国，随着煤炭工业的高速发展和规模骤增，瓦斯涌出量增大，因瓦斯突出、***引起的煤矿事故迅速上升。然而，煤层气又是一种优质、洁净的燃料，如果得到合理的开发、回收和利用，不仅可以减少煤矿事故的发生，保障煤矿的正常生产，还可以解决我国能源紧缺的问题。我国的煤层气资源量约36万亿立方米，这一数值与天然气资源量相当。我国已成功地实现开采层抽采煤层气、邻近层抽采煤层气、采空区抽采煤层气、围岩抽采煤层气等技术，并在全国大、中、小型煤矿区域防突中得到了广泛的应用，在煤层气抽采、防治瓦斯***和减少煤与瓦斯突出方面取得了一些成效。由于我国煤层赋存地质条件复杂，瓦斯含量高，煤层的渗透率低，所以在煤层气抽采方面出现较大的困难，虽然目前在高瓦斯低渗透性煤层也采用了一些提高煤层开采效率的方法，但各有其特定适应条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于高瓦斯低透性煤层的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，将高压压裂方法、振动方法与钻孔施工结合，对煤层进行压裂和振动作业，增加煤层中煤层气的抽采效率。
本发明的目的可通过下述技术措施(步骤)来实现：
本发明将高压压裂方法、振动方法与钻孔施工结合，通过在煤层设置压裂孔和振动孔，驱动煤层中原有的或压裂后出现的裂缝，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤层中产生更多的次生裂缝与裂隙，改善煤层中煤层气的流动状态，增加煤层中煤层气的透气性，同时，根据机械振动的作用原理，在煤层中实施振动作业，改变了煤层的物理机械性能，减少煤对煤层气的吸附量从而增加煤层气的解吸量，来提高煤层渗透率，增加煤层中煤层气的抽采效率。
(1)首先详细了解抽采目标煤层的物理特性和地质构造特点，必要时，配合测地应力等测试措施；
(2)在所述煤层上选择一个或多个硬度相对高或密度相对大的方位作为顺层或穿层振动孔孔位，同时，在每个振动孔孔位周围适当距离布置一个或多个压裂孔孔位；
(3)然后，采用已知工具技术逐一对布置的振动孔孔位和压裂孔孔位实施钻孔作业，压裂孔进入煤层的深度应满足安全封孔要求，所述振动孔进入煤层的深度应由煤层的地质构造特点决定，以封孔振动后不诱发瓦斯突出为前提，振动孔的孔径应略大于振动设备外径；
(4)振动孔和压裂孔打好后，利用安装杆将防爆或本安型振动设备置入振动孔的孔底，在振动设备的顶端和底端各固定一个固定装置，并在振动设备与振动孔之间的间隙内注满耦合剂，然后在振动孔的孔口利用密封装置进行密封；
(5)确定振动孔密封无误后，在压裂孔上，采用外径与压裂孔孔径相匹配的压裂设备，以高于地层破裂压力对煤层进行压裂作业，当压裂孔内压达到一定压力时，保持该压力一段时间，当压裂孔内压随煤层裂隙扩大降低时，再次提高压裂压力，如此循环，直至压力完全稳定后停止；
(6)压裂结束后，开启振动设备使其在振动孔内以适当的振动频率实施持续振动作业，使煤层受到交替变化的拉应力和压应力作用，同时，在压裂孔口上换上产气设备，利用常规方法对煤层进行卸压抽采煤层气。
所述振动孔和压裂孔的钻孔方式视抽采目标煤层地质条件而定，根据煤层地应力和机械强度，振动孔和压裂孔的钻孔走向可设计为直向或曲向；所述振动作业频率应根据煤层地质构造特点以达到煤层气高增透性为最佳；
本发明的有益效果如下：
本发明的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，将高压压裂方法、振动方法与钻孔施工结合，采用压裂驱动煤层中原有的或压裂后出现的裂缝，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤层中产生更多的次生裂缝与裂隙，大大改善了煤层中煤层气的流动状态，增加煤层中煤层气的透气性，同时，根据机械振动的作用原理，在煤层中实施振动作业，使煤层受到交替变化的拉应力和压应力作用，产生疏密相间的纵向振动，有利于煤层气从微孔隙解吸、扩散和流动，提高了煤层气的渗透率，给煤层内部卸压、煤层气释放和流动创造了良好的条件，增加煤层气的抽采效率，从而实现了简易并可靠地煤层气抽采作业。
附图说明
图1为本发明的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法钻孔示意图；
图中标记为：1：煤层；2：振动孔；3：压裂孔。
具体实施方式
本发明以下将结合一个实施例(附图)作进一步描述：
如图1所示，本发明的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，具体实施步骤如下：
(1)首先详细了解抽采目标煤层1的物理特性和地质构造特点，必要时，配合测地应力等测试措施；
(2)在所述煤层1上选择一个或多个硬度相对高或密度相对大的方位作为顺层或穿层振动孔2孔位，同时，在每个振动孔2孔位周围适当距离布置一个或多个压裂孔3孔位；
(3)然后，采用已知工具技术逐一对布置的振动孔2的孔位和压裂孔3的孔位实施钻孔作业，压裂孔3进入煤层的深度应满足安全封孔要求，所述振动孔2进入煤层1的深度应由煤层的地质构造特点决定，以封孔振动后不诱发瓦斯突出为前提，振动孔2的孔径应略大于振动设备外径；
(4)振动孔2和压裂3孔打好后，利用安装杆将防爆或本安型振动设备置入振动孔2的孔底，在振动设备的顶端和底端各固定一个固定装置，并在振动设备与振动孔2之间的间隙内注满耦合剂，然后在振动孔2的孔口利用密封装置进行密封；
(5)确定振动孔2密封无误后，在压裂孔3上，采用外径与压裂孔3孔径相匹配的压裂设备，以高于地层破裂压力对煤层1进行压裂作业，当压裂孔3内压达到一定压力时，保持该压力一段时间，当压裂孔3内压随煤层裂隙扩大降低时，再次提高压裂压力，如此循环，直至压力完全稳定后停止；
(6)压裂结束后，开启振动设备使其在振动孔2内以适当的振动频率实施持续振动作业，使煤层1受到交替变化的拉应力和压应力作用，所述的振动频率应根据煤层1地质构造特点以达到煤层气高增透性为最佳，同时，在压裂孔3口上换上产气设备，利用常规方法对煤层1进行卸压抽采煤层气。
应当说明的是，所述振动孔2和压裂孔3的钻孔方式视煤层1地质条件而定，根据煤层地应力和机械强度，振动孔2和压裂孔3的钻孔走向可设计为直向或曲向；
本发明的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，将高压压裂方法、振动方法与钻孔施工结合，采用压裂驱动煤层中原有的或压裂后出现的裂缝，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤层中产生更多的次生裂缝与裂隙，大大改善了煤层中煤层气的流动状态，增加煤层中煤层气的透气性，同时，根据机械振动的作用原理，在煤层中实施振动作业，使煤层受到交替变化的拉应力和压应力作用，产生疏密相间的纵向振动，有利于煤层气从微孔隙解吸、扩散和流动，提高了煤层气的渗透率，给煤层内部卸压、煤层气释放和流动创造了良好的条件，增加煤层气的抽采效率，从而实现了简易并可靠地煤层气抽采作业。
Claims (2)
1.钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，包括以下几个步骤，其特征在于：
步骤1，首先详细了解抽采目标煤层(1)的物理特性和地质构造特点，配合测地应力测试措施；
步骤2，在所述煤层(1)上选择一个或多个硬度相对高或密度相对大的方位作为顺层或穿层振动孔(2)孔位，同时，在每个振动孔孔位周围适当距离布置一个或多个压裂孔(3)孔位；
步骤3，然后，采用已知工具技术逐一对布置的振动孔(2)的孔位和压裂孔(3)的孔位实施钻孔作业，压裂孔(3)进入煤层(1)的深度应满足安全封孔要求，所述振动孔(2)的孔径应略大于振动设备外径，振动孔(2)进入煤层(1)的深度应由煤层(1)的地质构造特点决定，以封孔振动后不诱发瓦斯突出为前提；
步骤4，振动孔(2)和压裂孔(3)打好后，利用安装杆将防爆或本安型振动设备置入振动孔(2)的孔底，在振动设备的顶端和底端各固定一个固定装置，并在振动设备与振动孔(2)之间的间隙内注满耦合剂，然后在振动孔(2)的孔口利用密封装置进行密封；
步骤5，确定振动孔(2)密封无误后，在压裂孔(3)上，采用外径与压裂孔(3)孔径相匹配的压裂设备，以高于地层破裂压力对煤层(1)进行压裂作业，当压裂孔(3)内压达到一定压力时，保持该压力一段时间，当压裂孔(3)内压随煤层裂隙扩大降低时，再次提高压裂压力，如此循环，直至压力完全稳定后停止；
步骤6，压裂结束后，开启振动设备使其在振动孔(2)内以适当的振动频率实施持续振动作业，所述振动作业的频率应根据煤层(1)地质构造特点以达到煤层气高增透性，同时，在压裂孔口上换上产气设备，利用常规方法对煤层(1)进行卸压抽采煤层气。
2.如权利要求1所述的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，其特征在于：所述振动孔(2)和压裂孔(3)的钻孔方式视抽采目标煤层(1)地质条件而定，根据煤层地应力和机械强度，振动孔(2)和压裂孔(3)的钻孔走向设计为直向或曲向。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010545678XA CN102022134B (zh) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | 钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010545678XA CN102022134B (zh) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | 钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102022134A CN102022134A (zh) | 2011-04-20 |
| CN102022134B true CN102022134B (zh) | 2012-11-07 |
Family
ID=43863865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010545678XA Expired - Fee Related CN102022134B (zh) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | 钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102022134B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102022135A (zh) * | 2010-11-16 | 2011-04-20 | 郑州大学 | 钻、压、振三位一体卸压防突方法 |
| CN102392678A (zh) * | 2011-10-21 | 2012-03-28 | 河南煤业化工集团研究院有限责任公司 | 井上下联合压裂增透抽采瓦斯的方法 |
| CN103206238A (zh) * | 2013-04-02 | 2013-07-17 | 贵州大学 | 低透气性突出煤层的瓦斯防治方法 |
| CN103397900B (zh) * | 2013-07-15 | 2015-06-10 | 中国矿业大学 | 一种多孔协同压抽一体化瓦斯抽采方法 |
| CN105804786B (zh) * | 2016-03-15 | 2017-12-01 | 安徽理工大学 | 一种松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法 |
| CN107035344A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-08-11 | 贵州大学 | 一种低透气性突出煤层的煤层气抽采方法 |
| CN107676126B (zh) * | 2017-10-16 | 2019-01-29 | 重庆大学 | 一种利用拦截控制的顺层区域水力压裂方法 |
| CN113153294A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-07-23 | 江苏徐矿能源股份有限公司张双楼煤矿 | 顶板岩性变化区预裂防冲方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6227293B1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-05-08 | Conoco Inc. | Process and apparatus for coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs using pulsed power electrohydraulic and electromagnetic discharge |
| CN101082270A (zh) * | 2007-07-10 | 2007-12-05 | 中国海洋石油总公司 | 钻井液处理*** |
| US7647969B1 (en) * | 2003-07-07 | 2010-01-19 | Hill Gilman A | Method for growth of a hydraulic fracture along a well bore annulus and creating a permeable well bore annulus |
| CN201606045U (zh) * | 2010-01-04 | 2010-10-13 | 刘佳 | 气动力深穿透增产增注装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2579218C (en) * | 2004-09-22 | 2012-02-07 | Shell Canada Limited | Method of drilling a lossy formation |
| US7422060B2 (en) * | 2005-07-19 | 2008-09-09 | Schlumberger Technology Corporation | Methods and apparatus for completing a well |
| US7845409B2 (en) * | 2005-12-28 | 2010-12-07 | 3M Innovative Properties Company | Low density proppant particles and use thereof |
-
2010
- 2010-11-16 CN CN201010545678XA patent/CN102022134B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6227293B1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-05-08 | Conoco Inc. | Process and apparatus for coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs using pulsed power electrohydraulic and electromagnetic discharge |
| US7647969B1 (en) * | 2003-07-07 | 2010-01-19 | Hill Gilman A | Method for growth of a hydraulic fracture along a well bore annulus and creating a permeable well bore annulus |
| CN101082270A (zh) * | 2007-07-10 | 2007-12-05 | 中国海洋石油总公司 | 钻井液处理*** |
| CN201606045U (zh) * | 2010-01-04 | 2010-10-13 | 刘佳 | 气动力深穿透增产增注装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102022134A (zh) | 2011-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102022134B (zh) | 钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法 | |
| Hou et al. | Crack propagation and hydraulic fracturing in different lithologies | |
| CN102080525B (zh) | 一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法 | |
| CN107503687A (zh) | 一种全电动超声波钻机及钻进方法 | |
| CN207245618U (zh) | 一种全电动超声波钻机 | |
| Jing et al. | Application of geology-engineering integration in development of tight oil in Xinjiang Oilfield | |
| CN107941097A (zh) | 一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法 | |
| CN103233738A (zh) | 一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法 | |
| Tian et al. | Laboratory experiments on blockage removing and stimulation of CBM reservoirs by composite pulsating hydraulic fracturing of radial horizontal wells | |
| CN105114117A (zh) | 一种基于膨胀材料的瓦斯抽采方法 | |
| Chen et al. | Analysis and application on controlling thick hard roof caving with deep‐hole position presplitting blasting | |
| Wang et al. | Analysis of the cavity formation mechanism of wedge cut blasting in hard rock | |
| CN108266226A (zh) | 一种基于液压机械劈裂的岩爆解危方法 | |
| CN102022135A (zh) | 钻、压、振三位一体卸压防突方法 | |
| CN102011574B (zh) | 一种振动增产煤层气方法 | |
| Chai et al. | Key Blasting Parameters for Deep‐Hole Excavation in an Underground Tunnel of Phosphorite Mine | |
| CN110924900A (zh) | 一种水力-液氮复合均匀压裂煤体的方法 | |
| Yang et al. | Optimization and field application of water jet for coal bed methane stimulation | |
| CN105275435B (zh) | 一种精确延时预裂***强化抽采煤层瓦斯的方法 | |
| Xu et al. | The pressure relief and permeability increase mechanism of crossing-layers directional hydraulic fracturing and its application | |
| Li et al. | Numerical Investigation on Rock‐Fracturing Mechanism by Using Splitter under Hole Assistance | |
| Qiu et al. | Experimental Study on the Blasting Performance of Water‐Soil Composite Stemming in Underground Mines | |
| Tan et al. | Stability analysis and determination of large-section multi-chamber group in deep coal mine | |
| RU2394991C1 (ru) | Способ разупрочнения прочных углей | |
| Linghu et al. | Permeability improvement mechanism and application of large-diameter mechanical caving drilling technology for promoting coal gas drainage |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211115 Address after: 467000 East Section of Shenma Avenue, Pingdingshan City, Henan Province (150 meters east of Shenma Chlor-alkali Company), Fourth Workshop of Henan Jiangzhou Electric Co.,Ltd. Patentee after: Henan dikal Electromechanical Equipment Manufacturing Co.,Ltd. Address before: 450001 No. 100, science Avenue, high tech Industrial Development Zone, Zhengzhou, Henan Patentee before: Zhengzhou University |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121107 |