石泉煤矿瓦斯地面抽采治理先导1井精细化排采管理实践

精细化排采是煤层气排采的一种管理实践。精细化排采管理是在排采过程中有效应用排采生产数据,进行科学合理的生产管理,达成提高排采产量的目标。瓦斯地面抽采时,煤矿开采导致地层能量降低,套管压力下降快,需要精细化排采管理技术来保障地面瓦斯抽采井获得预期产量并形成稳产。以石泉煤矿瓦斯地面抽采先导1井为例,在研究井区构造、埋深、地层压力的基础上,对比煤矿与周缘盆地煤层气开采区地质特征,解剖先导1井压裂改造特征,对先导1井阶段排采过程开展精细化排采管理制度研究,为后期先导试验井组及大规模地面抽采管理提供技术参考,形成了先导1井精细化排采管理技术。分5步划分先导1井排采阶段:1)明确先导1井排采实现日产400 m^(3)超过30天的目标;2)认清先导1井煤层气禀赋特点及地层严重欠压的事实;3)开展煤层气井排采气水两相流演化特征研究;4)划分先导1井“平衡产水阶段、控制井底流压不放气阶段、稳定提产阶段、稳定产气阶段、衰减阶段”的排采阶段管理预案;5)通过控制井底压力来平衡排采各阶段地层压力,确定临界解吸压力,确定出水点、解吸点、放气点和稳产点等四大关键点。建立了各排采阶段可能出现紧急情况应对措施库;合理设置现场组、研究组和决策组3个工作组及制定排采生产管理流程。全过程排采生产管理流程的实时反馈和联动决策机制促成先导1井在2个月内实现日产气量从100 m^(3)、200 m^(3)、400 m^(3)到600 m^(3)的阶梯式提升和日产气1041 m^(3)的产量突破。精细化排采管理是先导1井阶段瓦斯地面抽采治理获得预期效果的关键。煤矿开展大规模瓦斯地面抽采,形成排采管理预案、建立紧急情况应对措施库、制定完整排采生产管理流程的精细化排采管理是保障排采过程正常运行,实现预期的重要技术保障。

石泉煤矿3#煤层瓦斯含量主控因素分析

在系统分析研究石泉煤矿井区地质背景和煤层发育情况的基础上,以钻井、实验测试数据为资料依据,讨论了石泉煤矿3#煤层瓦斯含量分布特征,瓦斯含量跨度较大(2.36~22.31 m^(3)/t),低值区分布在井田北部,该区域具有甲烷含量低(13.4%~42.06%)且氮气含量高(56.93%~84.12%)的特点。依据此特点,从顶底板条件、地质构造、煤层发育程度、埋藏深度、煤质等方面入手,深入分析了3#煤层瓦斯含量主控因素。结果表明:风化带是影响瓦斯含量的主要因素,同时,褶皱构造、埋藏深度、灰分对瓦斯含量亦具有一定程度的影响。

大直径双钻孔强化抽采瓦斯效应及效果分析

为探讨大直径双钻孔强化抽采瓦斯效应,以山西石泉煤矿30110回采工作面为对象,利用RFPA;-Gas建立不同直径单孔和双φ350 mm钻孔的数值模型,分析了钻孔周围煤体的应力分布、损伤破裂、透气性演化及瓦斯运移规律,并对双φ350 mm钻孔抽采效果进行了考察验证。模拟结果表明:φ100、φ250、φ350和双φ350 mm钻孔卸压半径分别为0.25、0.9、1.2、2.2 m^(2)φ250、φ350和双φ350mm钻孔周边煤体损伤破坏以蝴蝶展翅形态向钻孔上方两侧延展;双φ350mm钻孔上方1.5 m处煤体透气性系数可由0.25 m^(2)/(MPa^(2)·d)增至240 m^(2)/(MPa^(2)·d);瓦斯运移速率随钻孔直径增加而增大,在抽采过程中逐渐降低,当煤体破裂时会有一定幅度增加。现场考察结果显示双φ350 mm钻孔可利用钻孔塌裂强化抽采效果,抽采半径为2m,流量可达φ100mm钻孔的21倍,抽采总量为φ100 mm钻孔的10倍以上,甚至可达到40倍。