煤层顶板水平井煤层气开发技术研究

张浩亮

中联煤层气有限责任公司 山西 晋城 048000

引言

煤炭和煤层气资源丰富，发展煤层气对优化我国能源结构，降低煤矿瓦斯突出风险具有重要的现实意义。然而，复杂的煤炭结构对煤层气的开发提出了挑战。由于结构应力，煤层顶板被反复挤压，导致煤破碎并且不出现裂缝[1]。煤层中的甲烷不容易在煤层中解吸和产生，对于煤层气开采增加了一定的难度。本文采用煤层顶板定向水平井施工的方法，解决了破碎煤层易成孔的难题，为煤层气的开发提供指导和建议。

1 目的煤层

某矿的主要煤层为13-1＃煤层。煤的东部较厚，西部较薄，底部较厚，顶部较薄。煤层的平均厚度为4.20m。由于煤层中黏土矿物的多边形网状结构的连接较弱，煤层顶部和底部的岩性和力学性能相差较大，因此煤层易于层间滑动，导致13-1＃煤层产生片状破坏和剪切破坏。煤层的顶板以砂质泥岩和泥岩为主，旧砂岩直接覆盖。底板主要是泥岩和砂质泥岩。

2 井身设计

根据煤层气行业的标准井眼结构设计方法，结合某矿区的地质条件以及巷道分布，并参照相邻井的岩性柱状图，得出13-1＃煤层的顶板主要是砂质泥岩和泥岩。对于裂缝性煤层设计了三口水平井结构[2]。与煤储层相比，目标煤层顶板的水平部分更容易形成孔。后期仅需要对水平段进行射孔和压裂，即可形成有效的压裂通道，不仅节省了射孔的费用，更有利于表层煤层气的开发。

首先，使用一个φ444.5mm的钻头钻穿表层土壤，进入稳定的基岩后入φ346mm的表层套管；……