煤矿煤层气井上下联合抽采研究

吴 军

（山西兰花煤层气有限公司，山西 晋城 048000）

在煤矿产业运行中，井下煤层气抽采利用率呈现出活跃的状态，而且，煤层气的抽采量逐渐增大，但是，由于煤层抽采率利用低的限制，影响煤矿产业的稳步运行。对于煤层气而言，主要是指煤质在煤化作用下，形成、储存在煤层或是煤层周围的非常规天然气，对于煤层气而言，通常是由甲烷、二氧化碳以及一氧化碳等多种气体组成，通过这些资源的开采，可以改善煤层抽采的基本现状，全面提升煤矿工业产业的运行效率, 为煤矿资源的利用以及产业的创新提供支持。

1 煤矿煤层气井上下联合抽采技术

1.1 煤矿煤层气井上下联合抽采

在井上下联合抽采技术分析中，通过井下钻孔以及地面钻井抽采可以实现工艺的创新。一般情况下，在煤矿煤层气井上下联合抽采技术使用中，其技术原理体现在以下几个方面：

1）煤矿井下施工大直径定向钻孔，通过地面压裂钻孔的处理，使油管向大直径中定向转变，以实现泵入压裂剂开采的最终目的。

2）在该种技术运用中，为了实现地面井定向扩容器的使用，通过压裂方法增加煤层的渗透性，可以提升煤层气解的能力，以提升煤层气吸收的整体效率[1]。

1.2 煤矿煤层气井上下联合抽采技术优势

通过对煤矿煤层气抽采状况的分析，在井上下联合抽采技术使用中，其优势体现在以下几个方面：

1）构建立体化联合抽采通道，并在结构上保证与多分支水平井的相似性，确定煤层气开采的范围，提高煤层气的导流能力。

2）在井下负压抽采中，通过立体化抽采通道的设定保证水平孔段内煤层气聚集，提升煤层气开采的有效性。

3）结合联合抽采技术，在钻孔控制排水中，通过地面直井无动力开采方法的构建，可以达到工艺成本低、经济效益好的技术使用优势[2]。

2 煤矿煤层气井上下联合抽采中存在的问题

通过对煤矿产业运行状况的分析，在煤矿总体煤层气抽采中，存在着效果不佳的问题，具体问题如下：

1）通过对煤层气抽采效率低问题的分析，在煤矿资源开采中不利于煤矿安全生产，在某种程度上造成资源浪费的发生。在以往煤层开采中，以往的煤矿抽采率较低，严重影响煤层气抽采的效率。

2）由于煤层的透气性较低，煤层软，在煤层气抽采中难度较大，影响抽采的整体效率。

3）在煤层抽采中存在着抽采时间段、钻孔工程量不足的问题，导致煤层抽采系统不匹配现象的出现，降低煤层气井上下联合抽采的整体效率。

4）在煤矿煤层气井上下联合抽采中，瓦斯抽采应该将满足煤矿安全生产作为核心，存在着瓦斯抽采量不均衡的问题，无法满足煤矿资源开采的整体需求，为煤矿产业的运行及发展带来限制[3]。

3 煤矿煤层气井上下联合抽采

3.1 条带式井上下联合抽采技术

伴随煤矿煤层气行业的发展，通过条带式井上下联合抽采技术的运用，可以在未进行地面预抽的位置进行规划区、准备区的设定，通过水平大巷、盘区大巷以及工作面巷道的设计，进行常规性地面钻井的施工，以提升地面煤层气抽采的整体效率。而且，在巷道掘进之后，通过水平瓦斯抽采定向钻孔的连接设定，进行井下长钻孔压裂现象的出现，以提升井下钻孔与地面压裂井处理的有效连接。通过对条带式井上下联合抽采技术的使用，其优势主要体现在以下几个方面：

1）在条带式井上下联合抽采技术使用中，应该通过地面钻井实际状况的分析，实施水压裂的储层改造，整个阶段会形成大量的人工裂缝，通过与天然裂缝的连接，扩大抽采范围，全面提升煤层气的抽采效率。

2）在井下施工中，通过水平定向长钻孔施工方案的构建，可以通过轨迹控制实现多个地面工程井裂缝的控制，以降低工程施工成本，对于该种技术而言，通常可以运用在煤层结构完整、力学强度较高的环境下[4]。

3.2 地面井与井下长钻孔连通压裂联合技术

通过对地面井与井下长钻孔连通压裂联合技术的分析，在地面施工垂直井的施工中，可以沿着煤层施工的长钻孔进行钻井技术的使用，结合井下定向长钻孔的封孔处理技术，使压裂设备通过地面对目标抽采区域进行抽采，具体的开采方法如图1 所示。在对碎软煤层定向钻孔处理中，应该对目标层进行预抽，之后在煤层下底板岩巷道进行施工，对于突出的煤层要进行卸压消突处理，在地面直井与井下长钻孔连通采气中，应该通过井上下联动方法的运用，进行工程项目施工。一般情况下，在联合技术使用中应该做到：首先，在该种技术运用中，可以提升煤层气抽采的整体效率，通过地面直井以及井下长钻孔连通压裂的运用，提高煤层气高效抽采效率。其次，在连通压裂增大的状况下，通过该种技术的运用，可以在井下区域抽采中增大钻井长钻孔的布置间距，降低煤矿资源开采的工作量，有效缩短煤层气的抽采周期[5]。

图1 地面井与井下长钻孔连通压裂联合抽采技术

3.3 顶板压裂联合抽采技术

在煤矿资源开采中，当进行地面施工垂直井以及水平井施工中，为了保证水平井层位置位于裂隙带以及弯曲下沉带之间施工的有效性，应该靠近采煤层的回风巷位置，以降低采煤层资源开采的效率，以保证地面施工的稳定性。而且，在煤层改造中，为了提升顶板压裂联合抽采技术使用的整体效率 ，将煤层改造施工作为重点，煤层改造施工参数匹配中，为了提升实验参数的总有效性，应该针对不同排量、不同平均砂比的状况，进行施工方案的确定。结合某地区煤层气裂隙的状况，对发育导致压裂液滤失的现象进行分析，具体的配比方案如表1 所示。结合这一配比方案，通过与顶板压裂联合抽采技术的融合，可以保证工作环境的密封性，而且，在采煤之前，应该在靠近采煤工作面的位置，进行水平井段密封处理，并利用地面垂直井以及井下水平钻孔的方法，进行围岩气体的抽采，提升煤矿开采的整体效率[6]。

表1 煤层改造施工参数匹配

4 结语

伴随煤矿产业运行及发展，为了提升煤层气开采的整体效率，应该将煤层资源的开采作为重点，通过煤矿资源开采以及煤层气井上下联合技术的运用，推动煤矿产业的运行。而且，在煤矿煤层气井上下联合抽采中，应该通过条带式井上下联合抽采技术、地面井与井下长钻孔连通压裂联合技术、顶板压裂联合抽采技术的利用等，改变以往煤层气开采中存在的问题，结合煤层气井上下联合抽采的方法，提升煤层气的开采效率，为当前煤矿产业的运行及发展提供支持。