潘谢矿区13-1煤层煤层气地质特征及顶板分段压裂水平井抽采效果探讨

淮南煤田为高瓦斯煤田,煤层碎软低渗,瓦斯抽采难度大。在分析淮南潘谢矿区13-1煤层储层特征的基础上,基于顶板岩石脆性指数和煤层三向地应力探讨煤层顶板分段压裂水平井技术地质条件的可行性,并施工PYD-01顶板分段压裂水平井开展抽采工程试验。结果表明:潘谢矿区13-1煤层为全区稳定可采煤层,厚度大,埋藏深度适中,含气量较高,煤层气成藏条件较好。砂质泥岩脆性指数大于泥岩,三向应力场类型主要为σh,max>σv>σh,min,具备实施顶板分段压裂水平井技术地质条件。PYD-01井抽采第350 d时通过井下定向长钻孔密闭取心测试发现在距水平段79m处瓦斯含量由11.85m3/t降低7.94m3/t;在水平段50m处瓦斯压力由6.8MPa降至2.4MPa且在孔内发现压裂砂,验证了顶板分段压裂水平井技术的可行性。

山西阳泉区块采动井井位优选与抽采效果分析

为了降低矿区作业面上隅角瓦斯浓度,延长地面采动井使用年限,依据阳泉区块试验井排采数据以及寺家庄矿地层特性,提出了采动井采用三开井身结构和筛管完井技术。抽采效果表明:井位应优选在地应力低且处于高抽巷与低抽巷之间;钻孔所在回采面宽度与其离回风巷的距离的比值超过5的采动井排采周期更长;临近工作面回采时的地质扰动,以及地应力的提前释放,都将对采动井的开发起积极推动作用。

顶板定向长钻孔层位设计及瓦斯抽采效果分析

针对双柳煤矿32(3)15工作面回采期间采空区内及顶板裂隙瓦斯涌出量大的问题,采用煤层顶板定向长钻孔抽采采空区顶板裂隙带瓦斯及采空区瓦斯,充分发挥定向长钻孔钻进精度高、钻进距离长的优势,提高瓦斯抽采效果。结合32(3)15工作面现场情况确定钻孔合理布置位置,并制定钻孔钻进技术方案。新方案现场应用后,定向长钻孔瓦斯抽采浓度、纯量分别稳定在为18%、3.2~4.9 m^(3)/min,回风隅角位置瓦斯浓度降至0.4%,瓦斯治理效果显著。

穿层预抽钻孔倾角与煤层气抽采效果关系的研究

为研究穿层钻孔倾角与煤层气抽采效果的关系,基于钻孔围岩应力分布规律及瓦斯流动规律的相关研究,分别从孔卸压效果、钻孔瓦斯流动情况及钻孔抽采长度三方面探讨了钻孔倾角如何影响煤层气抽采效果,并给出了钻孔倾角对煤层气抽采影响的数学模型。经理论分析及现场试验对比,结果表明:钻孔围岩应力和钻孔倾角间存在三角函数关系,围岩应力分布的不同导致钻孔周围煤层透气性的改变;随钻孔倾角的减小,煤层段钻孔长度增加,钻孔暴露煤体增大,有助于煤体瓦斯的解析。且钻孔与煤层割理交集变大,瓦斯流通通道增加;钻孔倾角对煤层气抽采效果有着不可忽视的作用。

晋城矿区典型区煤层气地面抽采效果分析

地面抽采煤层气被认为是降低煤层瓦斯含量、解决煤矿安全问题的有效途径,地面抽采效果得到煤矿企业的普遍关注,但一直缺乏工程验证。以晋城寺河矿东五盘区为研究区,其煤层气地面抽采效果评价主要基于两个方面,首先将区块内14口参数检验井的现今含气量数据与原位含气量进行了对比,评价了含气量实际降低情况;其次运用煤储层数值模拟软件(CBM-SIM),通过对141口气井近7 a生产数据的历史拟合、参数修正,开展产能预测,预测了含气量随抽采时间变化规律和未来10 a、15 a的抽采效果。研究结果表明煤矿区地面煤层气抽采可以有效降低煤层瓦斯含量,通过近7 a的地面抽采,寺河矿东五盘区煤层含气量由23 m3/t降至10.51 m3/t,下降幅度平均为55%;通过储层数值模拟得出,抽采7 a、10 a和15 a后3号煤层剩余含气量分别为10.07,7.31,4.35 m3/t,降低幅度分别达57%,69%和82%。

新集二矿顶板定向长钻孔瓦斯抽采效果试验研究

为研究顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术的效果及投资成本,针对新集二矿煤层赋存条件及瓦斯抽采需求,结合该矿210100工作面现场试验的观测结果,分析了顶板定向长钻孔瓦斯抽采效果,并与其他顶板瓦斯抽采技术进行了对比。现场试验数据分析表明:在同等瓦斯治理效果条件下,顶板定向长钻孔治理回采工作面瓦斯技术,其投资比顶板高抽巷节约44.8%、工期缩短30.0%,比顶板高位钻孔投资略少、工期缩短47.5%。试验表明,布置顶板定向长钻孔治理回采工作面瓦斯的技术方案性价比较高。

孔口负压对抽采效果的影响规律研究

为了研究抽采钻孔孔口负压与抽采效果的相关性,从煤层瓦斯流动特性出发,采用Comsol软件模拟和现场验证相结合的方法进行研究.研究结果表明：当抽采时间一定时,随着抽采负压增高,起初瓦斯抽采效果增加显著,但随后抽采负压作用逐渐减缓,抽采效果增加幅度越来越小.最终确定九里山矿合理孔口负压为30～34 kPa.

山西晋城采煤扰动区地面煤层气井抽采效果地质分析

从地质研究角度,分析了晋城矿区采煤扰动区三口地面煤层气井的抽采效果。结果表明,采动井布置需要综合考虑原位地质条件和采动后的矿井地质条件,煤层含气量较高、开放性采动裂隙发育、岩层移动相对较弱的地段有利于采动井的井筒稳定和持续高产。采动井抽采过程一般经历三个阶段,即采煤工作面未达井筒阶段、采煤工作面靠近井筒阶段和采煤工作面远离井筒阶段,各阶段抽采量、浓度均表现出不同的特征。采动井的井身结构是影响抽采效果的重要工程因素,二开井段套管不固井的方式可以有效保护井身结构的完整性,但井筒体系密闭性不好,受此影响导致抽采甲烷浓度偏低;三开井段采用裸眼完井方式能够有效提高抽采流量及甲烷浓度,但不利于井筒保持稳定。

矿井高位钻孔偏斜特征及其对抽采效果影响的研究

为研究高位钻孔偏斜对抽采效果的影响,利用钻孔轨迹测量仪对现场高位钻孔实际施工轨迹进行测定并分析其偏斜特征。根据偏孔位置将钻孔分为上偏轨迹钻孔、有效轨迹钻孔、下偏轨迹钻孔、偏向采空区钻孔4类,并分析了各类钻孔抽采效果及特征。结果表明:高位钻孔偏斜严重,有效钻孔数量较少,偏向采空区钻孔所占比例最高;采动影响所形成的裂隙为造成高位钻孔偏斜的主要因素;4类偏斜钻孔抽采效果具有显著规律性及差异性,为高位钻孔优化设计提供了依据;有效轨迹钻孔抽采量最高,约为上偏轨迹钻孔的1.3倍,为下偏轨迹钻孔的2.9倍,为偏向采空区钻孔的4倍,其中偏向采空区钻孔抽采量最小且为无意义抽采。

长钻孔高压注水增透提高抽采效果的试验研究

提高低透气煤层的透气性是提高瓦斯抽采效果的关键,文章在对煤层高压注水增透技术进行理论分析的基础上,在潘一矿1521(3)综采工作面进行了顺层长钻孔高压注水增透试验,试验结果表明,单孔抽采瓦斯流量平均提高67.55%,高压注水增透效果较为明显。

贵州发耳煤矿穿层钻孔抽采效果影响因素分析

选取贵州发耳煤矿作为研究对象,通过数值模拟与实践观测相结合,研究影响抽采邻近层的穿层钻孔抽放效果的主要因素,从而确定最优的抽采参数,提高瓦斯抽采效率,减少了不必要的资金浪费。

薄煤层采煤工作面瓦斯抽采效果实测研究

以凤凰煤矿1402采煤工作面为工程应用背景,运用岩层移动理论,研究了采煤工作面大流量、高浓度卸压瓦斯的运移路径和富集区域;通过选择合理的瓦斯抽采方法,优化瓦斯抽采关键参数,提高了采煤工作面瓦斯抽采率和抽采浓度,实现了采煤工作面瓦斯抽采达标;降低了采煤工作面瓦斯涌出量,消除了采煤工作面瓦斯积聚现象,保证了采煤工作面安全高效生产。

提高单一低透气性厚煤层瓦斯抽采效果技术对策

鹤壁矿区主采二叠系山西组二1煤层为单一低透气性厚煤层,本煤层瓦斯预抽困难,预抽率较低。对此提出了应搞好采掘平衡,强化综合抽采,提高封孔质量,完善抽采系统及加强抽采管理等技术对策,以进一步提高矿井瓦斯抽采效果。

煤层瓦斯抽采效果影响因素分析及技术对策

根据瓦斯抽采理论和现场实践,分析认为煤层瓦斯非稳定流场、低渗透性、封孔气密性、钻孔塌孔、孔内瓦斯流动状态和钻孔布置参数等是影响钻孔瓦斯抽采效果的主要因素,基于以上影响因素,系统总结了提高钻孔瓦斯抽采效果的技术途径为:煤层开采卸压、煤层致裂增渗(包括预裂爆破、CO2爆破、水力压裂)、扩大钻孔影响半径(提高钻孔直径、水力割缝、水力扩孔、水力冲孔等)、采用新型封孔工艺、改善钻孔瓦斯流动状态(合理负压分布、下筛管等)和优化钻孔布置参数等。

煤炭采空区下伏煤层气资源潜力及抽采效果--以山西省晋城西部矿区为例

煤炭采空区以往煤层气抽采主要针对采空区上覆煤层,下伏丰富煤层气资源长期未能得到有效开发,同时也给下伏煤层的煤炭开采造成了安全隐患。为了进一步提高煤炭采空区煤层气的利用效率,利用“上三带”理论、底板破坏带深度计算公式、稳压区开采计算模型及FLAC3D软件模拟等方法,确定了晋城西部矿区(以下简称晋城西区)3号煤层采空区下伏地层卸压范围,研究了下伏煤层气赋存状态并建立了资源量估算方法,分析了过采空区煤层气抽采效果和经济效益。研究结果表明:①晋城西区采空区卸压范围可达山西组3号煤层底板以下143 m,覆盖太原组9号煤层和15号煤层;②下伏煤层气游离态和吸附态并存,其中游离气资源量占比普遍大于50%;③根据见气时间长短将过采空区煤层气井产气潜力分成3类,分别占跟踪研究井总数的60%、28%和12%,平均套压分别为0.43 MPa、0.32 MPa和0.29 MPa,单井日均产气量依次为2570 m^(3)、3324 m^(3)和1496 m^(3),最高日抽采量分别达到11040 m^(3)、9643 m^(3)和4800 m^(3);④与研究区常规煤层气井相比,前两类井产气效果显著较好,第3类井大致相当;⑤过采空区单井投资回收期比常规煤层气井缩短1.5年,经济效益显著。结论认为,晋城西区3号采空区对下伏9号煤层和15号煤层起到了良好的卸压作用,提高了过采空区煤层气井抽采效率,推广应用前景可观。

筛管护孔工艺技术应用试验及瓦斯抽采效果研究

神华宁煤集团金能煤业公司所属煤矿在使用穿层钻孔进行抽采瓦斯时,钻孔孔壁易坍塌,造成瓦斯抽采通道堵塞,影响瓦斯抽采效果。将筛管护孔工艺技术在该煤矿进行了适应性研究试验,以解决孔壁坍塌致堵塞钻孔的问题。

高温采空区地热抽采方法及抽采效果控制因素研究

为合理利用矿井采空区地热资源,提出了一种采空区取热系统及采空区抽采回注地热利用的方法。建立了采空区热储的温度—渗流场数值模型,确定了影响抽采效果的控制因素,揭示了抽采过程中采空区温度场变化规律。采用正交试验—方差分析法,分析了各影响因素对抽采效果的影响程度。研究结果表明:采空区温度场冷锋首先由大孔隙率区域发展至抽采井附近,而小孔隙率区域降温较慢;各因素对抽采效果的影响程度顺序为注射流量>注射温度>抽采井长度>抽采压力。

高位定向长钻孔瓦斯抽采技术及抽采效果分析

针对寺河煤矿W1305工作面顶板覆岩地质特征和开采条件,建立煤层开采数值模拟模型,通过理论分析和数值模拟结合的方法,确定顶板高位定向长钻孔布置层位及钻孔结构,分析煤层采动对高位定向长钻孔瓦斯抽采效果的影响。在寺河煤矿的应用情况表明:高位定向长钻孔具有明显的优势,其延伸距离长、覆盖范围广,且能保证钻孔在煤层顶板裂隙带内有效延伸,可实现连续区域化抽采,其单孔最大瓦斯抽采流量超过30m^3/min,工作面回采期间,上隅角及回风巷中瓦斯浓度显著降低,达到了良好的瓦斯抽采和治理效果。

基于瓦斯抽采效果的钻孔塑性区范围优化及应用

为获得最佳瓦斯抽采效果,研究不同钻孔孔径与塑性区范围及抽采效果之间关系,基于弹塑性理论,采用Comsol软件模拟嘉禾矿2254底板巷上穿层钻孔周围煤体塑性区范围分布,修正塑性区半径理论推导公式,得到抽采钻孔混合流量、纯流量和浓度,分析钻孔周围煤体不同塑性区范围下瓦斯抽采效果。结果表明:钻孔孔径越大,塑性区范围越大,抽采钻孔卸压范围越大;若不考虑其他因素,钻孔孔径越大,瓦斯抽采效果越好;通过对比塑性区半径模拟值与计算值,修正塑性区半径公式,该公式适用于浦溪煤矿;随钻孔塑性区范围增加,钻孔瓦斯抽采流量逐渐增加,但瓦斯流量相对钻孔塑性区半径差变化率先增大后减小。研究结果可为提高矿井瓦斯抽采效果提供理论参考。

煤矿区地面煤层气抽采效果评价方法探讨——以寺河煤矿某区块为例

评价煤矿区地面煤层气抽采的效果,可为煤层气后续开发和矿井开采设计提供技术依据。通过分析目前地面煤层气抽采效果评价现状,结合煤层气资源开发和煤矿安全生产对煤层气抽采效果评价的需要,提出了以煤层气含量降低率和煤层剩余气含量作为评价指标、以煤储层地质条件相近为评价单元划分原则,并在评价单元内实施一定数量检测井实测煤层剩余气含量的煤矿区地面煤层气抽采效果检测与评价方法。在煤储层地质条件划分的前提下,还提出了以煤层气含量降低率和煤层剩余气含量结果为划分依据的煤矿区地面煤层气抽采效果分级方法供探讨。该方法在晋城寺河矿某区块的应用,一定程度上证明了该套煤矿区地面煤层气抽采效果评价方法的合理性和可操作性。