专利名称：煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法
技术领域：
本发明涉及一种井下煤层的水力压裂方法，特别涉及一种煤层顺层水力压裂抽放 瓦斯的方法。
背景技术：
煤储层裂隙发育程度从某种程度上决定了井下瓦斯抽采的效果。井下水力压裂的 基本原理将地面煤层气开发的水力压裂工艺移植到井下，实施井下钻孔的水力压裂增透， 井下压裂显著增加了煤层的透气性，在无需过高抽采负压的情况下即可实现有效抽采，加 上封孔技术的改进，可最大限度降低抽采过程中的漏气现象，提高抽采瓦斯浓度，为瓦斯的
利用奠定基础。但是，不是所有的煤体都能够进行水力压裂，水力压裂的目的是使煤体内形成微 裂隙和贯通裂隙，使煤层气快速运移出来。在未经过改造的情况下，碎裂煤是煤层气运移介 质中比较理想的结构状态，原生结构煤需要进行水力压裂进行改造增加裂隙；而碎粒煤和 糜棱煤由于结构的特殊性不能够进行改造，无法产生有用裂缝，因此，水力压裂具有一定的 适用性。同时这类储层(碎粒煤和糜棱煤)中煤层气的运移产出仅仅是扩散，不可能形成 渗流，排采半径非常有限。因此是目前的常规煤层气开发工艺的禁区，井下处于瓦斯治理目 的的抽放也是以密集布置钻孔而完成的。但以井下密集布置钻孔来对碎粒煤和糜棱煤进行 井下瓦斯抽放，工作量很大，而且抽放效果不甚理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法，以解决对碎粒煤和 糜棱煤层的瓦斯抽放问题。根据第一实施例，本发明的煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法包括以下步骤在煤层顶板顺层钻取一个或多个压裂孔；把水力压裂系统的注水管放置到所述压裂孔中，之后再将压裂孔的孔口密封；打开所述水力压裂系统的水泵，使所述注水管通过压裂孔向煤层注入高压水，对 煤层进行压裂作业；对煤层压裂后散发的瓦斯流量进行测试，若瓦斯流量大于设定值，则将注水管取 出后，封堵压裂孔，然后在煤层顶板顺层钻取一个或多个瓦斯抽放孔，再用瓦斯抽取装置从 所述一个或多个瓦斯抽放孔中抽取瓦斯。其中，若瓦斯流量小于设定值，则继续对煤层进行压裂作业。其中，所述瓦斯抽放孔位于所述压裂孔的压裂半径之内。根据第二实施例，本发明的煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法包括以下步骤在煤层顶板顺层钻取一个或多个压裂孔；在煤层底板顺层钻取一个或多个压裂孔；把水力压裂系统的注水管依次放置到煤层顶板和煤层底板的压裂孔中，之后再将压裂孔的孔口密封；打开所述水力压裂系统的水泵，使所述注水管通过压裂孔向煤层注入高压水，对 煤层进行压裂作业；对煤层压裂后散发的瓦斯流量进行测试，若瓦斯流量大于设定值，则将注水管取 出后，封堵压裂孔，然后在煤层顶板顺层和煤层底板顺层分别钻取一个或多个瓦斯抽放孔， 再用瓦斯抽取装置从所述一个或多个瓦斯抽放孔中抽取瓦斯。其中，若瓦斯流量小于设定值，则继续对煤层进行压裂作业。其中，所述瓦斯抽放孔位于所述压裂孔的压裂半径之内。根据第三实施例，本发明的煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法包括以下步骤
在煤层顶板顺层钻取一个或多个压裂孔；沿着所述压裂孔从上向下分别钻取数个穿过煤层的分支孔；把水力压裂系统的注水管放置到所述压裂孔中，之后再将压裂孔的孔口密封；打开所述水力压裂系统的水泵，使所述注水管通过压裂孔向煤层注入高压水，对 煤层进行压裂作业；对煤层压裂后散发的瓦斯流量进行测试，若瓦斯流量大于设定值，则将注水管取 出后，封堵压裂孔，然后在煤层顶板顺层钻取一个或多个瓦斯抽放孔，再用瓦斯抽取装置从 所述一个或多个瓦斯抽放孔中抽取瓦斯。其中若瓦斯流量小于设定值，则继续对煤层进行压裂作业。其中所述瓦斯抽放孔位于所述压裂孔的压裂半径之内。其中所述分支孔的终点为煤层底板。其中所述煤层顶板上的压裂孔相距煤层的距离最好为米以内。其中所述压裂孔为沿着煤层走向的平行于煤层的水平孔。其中在所述抽放孔钻取成功之后，进行水力洗孔。本发明通过对煤层顶板和/或煤层底板进行水力压裂强化增透，使得煤层中的煤 层气只需通过扩散方式运移到顶板裂隙中，以达气流形式运移到钻孔产出。相当于为煤层 气产出建立了 一条高速通道，大大提高了瓦斯抽放效果。下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明的在煤层顶板钻取压裂孔的示意图；图2是本发明的在煤层顶板的压裂孔的两侧钻取瓦斯抽放孔的示意图；图3是本发明的在煤层顶板和煤层底板钻取压裂孔的示意图；图4是本发明的在煤层顶板和煤层底板的压裂孔两侧钻取瓦斯抽放孔的示意图；图5是显示本发明的沿着煤层顶板压裂孔向下钻取多个分支孔的示意图。
具体实施例方式图1和图2显示了本发明通过钻取压裂孔和瓦斯抽放孔，抽放瓦斯的第一实施例。 在第一实施例中，煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法，包括以下步骤如图1所示，在煤层顶板1顺层钻取一个或多个用于压裂煤层的压裂孔4 ；
把水力压裂系统的注水管(未示出)放置到压裂孔4中，之后再将压裂孔4的孔 口密封(未示出)；打开水力压裂系统的水泵(未示出)，使注水管通过压裂孔4向煤层2注入高压 水，对煤层进行压裂作业；对煤层压裂后散发的瓦斯流量进行测试，若瓦斯流量大于设定值，则将注水管取 出后，封堵压裂孔4，然后如图2所示，在煤层顶板1顺层钻取一个或多个瓦斯抽放孔5，再 用瓦斯抽取装置从一个或多个瓦斯抽放孔5中抽取瓦斯。如果经测试发现，瓦斯流量小于设定值，则继续通过水力压裂系统的注水管对煤 层进行水力压裂作业。如图2所示，瓦斯抽放孔5应当位于压裂孔5的压裂半径之内。图3和图4显示了本发明通过钻取压裂孔和瓦斯抽放孔，抽放瓦斯的第二实施例。 在第二实施例中，煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法，包括以下步骤如图3所示，在煤层顶板1顺层钻取一个或多个用于水力压裂煤层的压裂孔4 ；如图3所示，在煤层底板3顺层钻取一个或多个用于水力压裂煤层的压裂孔4 ；把水力压裂系统的注水管依次放置到煤层顶板1和煤层底板3的压裂孔4中，之 后再将压裂孔4的孔口密封；打开水力压裂系统的水泵，使注水管通过压裂孔4向煤层2注入高压水，对煤层进 行压裂作业；对煤层压裂后散发的瓦斯流量进行测试，若瓦斯流量大于设定值，则将注水管取 出后，封堵压裂孔4，然后如图4所示，在煤层顶板1顺层和煤层底板3顺层分别钻取一个或 多个瓦斯抽放孔5，再用瓦斯抽取装置从一个或多个瓦斯抽放孔5中抽取瓦斯。如果经测试发现，瓦斯流量小于设定值，则继续通过水力压裂系统的注水管对煤 层进行水力压裂作业。如图2所示，瓦斯抽放孔5应当位于压裂孔5的压裂半径之内。在上述图2和图4中，为了便于区别压裂孔4和瓦斯抽放孔5，瓦斯抽放孔5采用 虚线制成。图5显示了本发明的沿着煤层顶板压裂孔向下钻取多个分支孔的情况。图5所示的钻取多个分支孔的方法可以应用于本发明的上述第一和第二实施例， 因此延伸出本发明的第三实施例。在第三实施例中，煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法包 括以下步骤如图1和图3所示，在煤层顶板1和/或煤层底板3顺层钻取一个或多个压裂孔 4 ；如图5所示，沿着压裂孔4从上向下分别钻取数个穿过煤层2的分支孔6 ；把水力压裂系统的注水管放置到压裂孔4中，之后再将压裂孔4的孔口密封；打开水力压裂系统的水泵，使注水管通过压裂孔4向煤层2注入高压水，对煤层进 行压裂作业；对煤层压裂后散发的瓦斯流量进行测试，若瓦斯流量大于设定值，则将注水管取 出后，封堵压裂孔4，然后如图2和图4所示，在煤层顶板1顺层钻取一个或多个瓦斯抽放孔 5，再用瓦斯抽取装置从一个或多个瓦斯抽放孔5中抽取瓦斯。
如同第一和第二实施例，如果经测试发现，瓦斯流量小于设定值，则继续通过水力 压裂系统的注水管对煤层进行水力压裂作业。此外，瓦斯抽放孔5应当位于压裂孔5的压 裂半径之内。分支孔6的终点最好到达煤层底板，以便可以对整个煤层进行压裂。另外，在上述所有实施例中，煤层顶板1上的压裂孔4相距煤层2的距离最好为2 米以内。以及，压裂孔4为沿着煤层走向的平行于煤层的水平孔。此外，在抽放孔5钻取成 功之后，应当进行水力洗孔。另外，本发明的水力压裂系统通常包括压裂泵、水箱、封隔器、高压管路、注水管、 电控柜、仪表、高压阀门等。在进行水力压裂之前，通常应当试压，以确保各管路的连接口处 密封完好。放置在压裂孔4中的注水管用孔口锚固装置固定，确保牢固，保证施工安全。开 泵时，应当按时间记录压力变化值、流量变化值、瓦斯浓度值。当施工压力达到设计值时，停 泵。水力压裂完成后，拆除水力压裂系统的设备，用强拔机拔出注水管。尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员 可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为 落入本发明的保护范围。
权利要求
一种煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法，包括以下步骤在煤层顶板(1)顺层钻取一个或多个压裂孔(4)；把水力压裂系统的注水管放置到所述压裂孔(4)中，之后再将压裂孔(4)的孔口密封；打开所述水力压裂系统的水泵，使所述注水管通过压裂孔(4)向煤层(2)注入高压水，对煤层进行压裂作业；对煤层压裂后散发的瓦斯流量进行测试，若瓦斯流量大于设定值，则将注水管取出后，封堵压裂孔(4)，然后在煤层顶板(1)顺层钻取一个或多个瓦斯抽放孔(5)，再用瓦斯抽取装置从所述一个或多个瓦斯抽放孔(5)中抽取瓦斯。
2.根据权利要求1所述的方法，其中若瓦斯流量小于设定值，则继续对煤层进行压裂 作业。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述瓦斯抽放孔(5)位于所述压裂孔(5)的 压裂半径之内。
4.一种煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法，包括以下步骤 在煤层顶板(1)顺层钻取一个或多个压裂孔(4)；在煤层底板(3)顺层钻取一个或多个压裂孔(4)；把水力压裂系统的注水管依次放置到煤层顶板(1)和煤层底板(3)的压裂孔(4)中， 之后再将压裂孔(4)的孔口密封；打开所述水力压裂系统的水泵，使所述注水管通过压裂孔(4)向煤层(2)注入高压水， 对煤层进行压裂作业；对煤层压裂后散发的瓦斯流量进行测试，若瓦斯流量大于设定值，则将注水管取出后， 封堵压裂孔(4)，然后在煤层顶板(1)顺层和煤层底板(3)顺层分别钻取一个或多个瓦斯抽 放孔(5)，再用瓦斯抽取装置从所述一个或多个瓦斯抽放孔(5)中抽取瓦斯。
5.根据权利要求4所述的方法，其中若瓦斯流量小于设定值，则继续对煤层进行压裂 作业。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述瓦斯抽放孔(5)位于所述压裂孔(5)的 压裂半径之内。
7.—种煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法，包括以下步骤 在煤层顶板(1)顺层钻取一个或多个压裂孔(4)；沿着所述压裂孔(4)从上向下分别钻取数个穿过煤层(2)的分支孔(6)； 把水力压裂系统的注水管放置到所述压裂孔(4)中，之后再将压裂孔(4)的孔口密封；打开所述水力压裂系统的水泵，使所述注水管通过压裂孔(4)向煤层(2)注入高压水， 对煤层进行压裂作业；对煤层压裂后散发的瓦斯流量进行测试，若瓦斯流量大于设定值，则将注水管取出后， 封堵压裂孔(4)，然后在煤层顶板(1)顺层钻取一个或多个瓦斯抽放孔(5)，再用瓦斯抽取 装置从所述一个或多个瓦斯抽放孔(5)中抽取瓦斯。
8.根据权利要求7所述的方法，其中若瓦斯流量小于设定值，则继续对煤层进行压裂 作业。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述瓦斯抽放孔(5)位于所述压裂孔(5)的 压裂半径之内。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述分支孔(6)的终点为煤层底板。
全文摘要
本发明公开了一种煤层顺层水力压裂抽放瓦斯的方法，包括在煤层顶板顺层钻取一个或多个压裂孔；把水力压裂系统的注水管放置到压裂孔中，之后再将压裂孔的孔口密封；打开水力压裂系统的水泵，使注水管通过压裂孔向煤层注入高压水，对煤层进行压裂作业；对煤层压裂后散发的瓦斯流量进行测试，若瓦斯流量大于设定值，则将注水管取出后，封堵压裂孔，然后在煤层顶板顺层钻取一个或多个瓦斯抽放孔，再用瓦斯抽取装置从一个或多个瓦斯抽放孔中抽取瓦斯。本发明通过对煤层顶板和/或煤层底板进行水力压裂强化增透，使得煤层中的煤层气只需通过扩散方式运移到顶板裂隙中，以达气流形式运移到钻孔产出，大大提高了瓦斯抽放效果。
文档编号E21F7/00GK101963066SQ201010116689
公开日2011年2月2日 申请日期2010年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者华伟池, 巩春生, 张明杰, 张起, 苏现波, 马世峰, 马耕 申请人:北京鑫源九鼎科技有限公司