一种低渗煤层多分支定向钻孔割缝增透方法
【专利摘要】本发明公开了一种低渗煤层多分支定向钻孔割缝增透方法，包括以下步骤：根据施工地点煤层厚度、煤层倾角、煤体强度、瓦斯含量、瓦斯压力、煤层渗透率参数，设计欲施工主钻孔、多分支钻孔技术参数；依据钻孔设计参数，安装定向钻进系统，实施钻孔；每间隔5～15米沿煤层垂直方向向顶底板施工钻孔，记录主钻孔距离顶底板的距离；每间隔10～40米，沿煤层层位向两侧施工分支孔，分支孔达到设计深度后，退钻进行高压割缝，退到主钻孔位置，继续进行钻进；主钻孔达到设计深度后，进行主钻孔退钻割缝；退钻完毕后，进行联管抽放。本发明实现了低渗煤层立体空间割缝，有利于快速提高煤层渗透率、消除抽采盲区，实现低渗煤层的高效安全抽采。
【专利说明】一种低渗煤层多分支定向钻孔割缝增透方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤矿低渗突出煤层钻进、增透【技术领域】，具体涉及一种用于低渗煤层多分支定向钻孔割缝增透方法。
【背景技术】
[0002]煤层气(煤矿瓦斯)为非常规天然气，是威胁煤矿安全生产、增加大气温室效应的有害气体，同时也是一种优质清洁能源。煤矿瓦斯抽采利用具有安全、节能和环保等多重意义。国家高度重视煤层气开发利用和煤矿瓦斯防治工作，2013年9月国务院办公厅发布《国务院办公厅关于进一步加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的意见》中强调应坚持“先采气、后采煤”，加大财政资金支持力度、强化税费政策扶持、加强煤层气开发利用管理及推进科技创新等一系列措施。目前，煤层气(煤矿瓦斯)开发利用基础研究薄弱，现有煤层气勘探开发技术不能适应复杂地质条件，钻井、压裂等技术装备水平较低，深部低渗透性煤层瓦斯抽采关键技术装备水平亟待提升。煤层气抽采以井工瓦斯抽采为主、地面井抽采为辅的技术措施，煤层渗透率低是形成煤层气抽采利用率低、商业化困难的主要因素，因此，开发煤层增透技术是解决煤层气抽采利用困难的关键所在。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种操作简便、作业效率高、安全性能好、可同时进行多分支孔钻进、煤层立体空间割缝的增透方法。
[0004]本发明一种低渗煤层多分支定向钻孔割缝增透方法，包括以下步骤:
(1)根据施工地点煤层厚度、煤层倾角、煤体强度、瓦斯含量、瓦斯压力、煤层渗透率参数，设计欲施工主钻孔、多分支钻孔的设计参数；
(2)依据钻孔设计参数，安装定向钻进系统，实施钻孔；
(3)每间隔5?15米沿煤层垂直方向向顶底板施工钻孔，记录主钻孔距离顶底板的距离；
(4)每间隔10?40米，沿煤层层位向两侧施工分支孔，分支孔达到设计深度后，退钻进行高压割缝，退到主钻孔位置，继续进行钻进；
(5)主钻孔达到设计深度后，进行主钻孔退钻割缝；
(6)退钻完毕后,进行联管抽放。
[0005]所述的步骤(3)沿煤层垂直方向向顶底板施工钻孔，记录主钻孔距离顶底板的距离，实时监测主钻孔在煤层的位置，根据煤层渗透率，每间隔5?15米沿垂直煤层方向向顶底板施工钻孔，对于渗透率低的中厚煤层，缩短钻孔间距，向顶底板施工密集钻孔，实现辅助提高煤层渗透率作用。
[0006]所述的步骤(4)沿煤层层位向两侧施工分支孔，分支孔在主钻孔的设计间隔为10?40m，在煤层低渗透率区域，分支孔的间距设计为10?20m，煤层分支孔达到设计深度后，将钻尾高压胶管与高压泵连接，启动割缝钻头，实施退钻高压割缝，割缝间距根据煤层渗透率设计为lnT2m，退到主钻孔位置时，继续进行主钻孔钻进。
[0007]所述的步骤(5)主钻孔达到设计深度后，进行主钻孔退钻割缝，主钻孔退钻割缝主要是对分支孔区间的空白带进行割缝，割缝间距根据煤层渗透率设计为lnT3m。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明工作状态的结构示意图；
图2是本发明实施例一的分支孔割缝示意图；
图3是本发明实施例一的主钻孔割缝示意图；
图4是本发明实施例二的分支孔割缝示意图；
图5是本发明实施例二的主钻孔割缝示意图。
【具体实施方式】
[0009]实施例一:如图1?图3所示，本发明一种低渗煤层多分支定向钻孔割缝增透方法，应用现有的定向钻进系统对低渗煤层实施钻孔，包括以下步骤:
(1)根据施工地点煤层厚度、煤层倾角、煤体强度、瓦斯含量、瓦斯压力、煤层渗透率参数，设计欲施工主钻孔10、多分支钻孔11的设计参数；
(2)依据钻孔设计参数，安装定向钻进系统，实施钻孔。如图1所示，组装钻头9、螺杆钻具8、割缝阀体7，并与钻杆3相连，安装于定向钻机4上，通过高压胶管2连接供水管I和钻杆3，钻孔施工前在煤壁6进行扩孔，安装钻孔煤、水、气分离装置5，准备工作完成后，进行正常钻进；
(3)沿煤层垂直方向向顶底板施工钻孔，记录主钻孔10距离顶底板的距离，实时监测主钻孔10在煤层的位置，根据煤层渗透率，每间隔5?15米沿垂直煤层方向向顶底板施工钻孔，对于渗透率低的中厚煤层，缩短钻孔间距，向顶底板施工密集钻孔，实现辅助提高煤层渗透率作用；
(4)沿煤层层位向两侧施工分支孔11，如图2所示，分支孔11在主钻孔10的设计间隔为10?40m，对于高渗煤层(煤渗透率>1 md)，沿主钻孔10设计为图2中的非对称形式，在高渗煤层的渗透率范围内，根据煤层渗透率的变化情况调整分支孔的设计间距，当煤层分支孔11达到设计深度后，将钻尾高压胶管2与高压泵14连接，提高供水压力，启动割缝阀体7，轴向通道堵塞，实现径向切割煤体，实施退钻高压割缝，形成割缝体13，割缝间距根据煤层渗透率设计为lnT2m，退到主钻孔10位置时，继续进行主钻孔10钻进；
(5)如图3所示，主钻孔10达到设计深度后，进行主钻孔10退钻割缝，主钻孔10退钻割缝主要是对分支孔11区间的空白带进行割缝，沿主孔10周边形成割缝体12，割缝间距根据煤层渗透率设计为lnT3m ；
(6)退钻完毕后,进行联管抽放。
[0010]实施例二:如图4?图5所不,与实施例一不同的在于，该实施方式主要应用于中渗煤层(0.1 md〈煤渗透率〈I md)、低渗煤层(煤渗透率〈0.1 md)，分支孔11沿主钻孔10设计为图4中的对称形式，对于低渗煤层，可施工密集的分支孔11，以取得更为有效的增透效果。
【权利要求】
1.一种低渗煤层多分支定向钻孔割缝增透方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)根据施工地点煤层厚度、煤层倾角、煤体强度、瓦斯含量、瓦斯压力、煤层渗透率参数，设计主钻孔、多分支钻孔的参数； (2)依据钻孔设计参数，安装定向钻进系统，实施钻孔； (3)每间隔5?15米沿煤层垂直方向向顶底板施工钻孔，记录主钻孔距离顶底板的距离； (4)每间隔10?40米，沿煤层层位向两侧施工分支孔，分支孔达到设计深度后，退钻进行高压割缝，退到主钻孔位置，继续进行钻进； (5)主钻孔达到设计深度后，进行主钻孔退钻割缝； (6)退钻完毕后,进行联管抽放。
2.根据权利要求1所述的一种低渗煤层多分支定向钻孔割缝增透方法，其特征在于:所述的步骤(3)沿煤层垂直方向向顶底板施工钻孔，记录主钻孔距离顶底板的距离，实时监测主钻孔在煤层的位置，根据煤层渗透率，每间隔5?15米沿垂直煤层方向向顶底板施工钻孔，对于渗透率低的中厚煤层，缩短钻孔间距，向顶底板施工密集钻孔，实现辅助提高煤层渗透率作用。
3.根据权利要求1所述的一种低渗煤层多分支定向钻孔割缝增透方法，其特征在于:所述的步骤(4)沿煤层层位向两侧施工分支孔，分支孔在主钻孔的设计间隔为10?40m，在煤层低渗透率区域，分支孔的间距设计为10?20m，煤层分支孔达到设计深度后，将钻尾高压胶管与高压泵连接，启动割缝钻头，实施退钻高压割缝，割缝间距根据煤层渗透率设计为lnT2m，退到主钻孔位置时，继续进行主钻孔钻进。
4.根据权利要求1所述的一种低渗煤层多分支定向钻孔割缝增透方法，其特征在于:所述的步骤(5 )主钻孔达到设计深度后，进行主钻孔退钻割缝，主钻孔退钻割缝主要是对分支孔区间的空白带进行割缝，割缝间距根据煤层渗透率设计为lnT3m。
【文档编号】E21B43/26GK104234738SQ201410344069
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】王永龙, 孙玉宁, 宋维宾, 王振锋, 韦纯福 申请人:河南理工大学