采动区瓦斯地面井抽采技术在含水地层矿区的应用

发布时间：2021-04-17 20:14

　　山西端氏煤矿在应用采动区地面井抽采煤层气技术时发现钻越地层涌水量较大,地面井受采动影响后地层水从井壁破损处涌入套管内堵塞抽采通道,导致产气效果欠佳。针对这一问题,通过分析井身破坏模式,确定含水地层位置,进一步优化钻固井工艺及井身结构,改进后地面井抽采效果提升显著:有效运行时间从30 d增加到180 d,抽采瓦斯纯量由15. 95万m3增加到172. 25万m3,地面井运行后工作面回风巷瓦斯浓度降幅为29. 60%,工作面上隅角瓦斯浓度降幅为46. 27%,井下工作面涌水量没有增加。现场试验结果表明,采动区地面井抽采技术经过优化改进后可以在含水层赋存矿区成功应用。 

【文章来源】：矿业安全与环保. 2020,47(02)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

地面井套变形现场观测照片

CD-01井首先完成施工及抽采试验，钻进时发现二开井段在部分地层有地下水涌出，主要涌出水源分别在45～105 m、300～380 m区域，涌水量约为30 m3/h。抽采试验发现CD-01井在运行初期抽采气量较大，平均抽采瓦斯纯量达5 000 m3/d，但在运行30 d后由于井筒内部积水堵塞产气通道，产气量急剧下降，平均约300 m3/d，平均瓦斯浓度(CH4体积分数，下同)约60%，累计抽采纯瓦斯量15.95万m3。分析认为CD-01井产气效果不佳的原因是地层水携砂从井壁豁口涌入井套流至采动裂隙，使裂隙通道受堵，又因为地层(地表以下148 m)处涌水不断，使得裂隙持续堵塞，只能抽采少量高浓度的瓦斯。为保证CD-02井抽采效果，对地面井结构进行如下优化:(1)改变二开井段局部固井参数，延长固井段，使其穿越地下含水层层位;(2)改进二开井段结构，在二开套管内部加设三开套管，形成双层套管结构，并在二开套管底部加设滤砂装置，避免产气裂隙被砂堵塞。优化后的CD-02井结构如图2所示。2.3 地面井抽采数据分析

CD-02井自2017年11月16日正式抽采，累计正常运行180 d，较常规CD-01井延长了5倍;抽采标况纯瓦斯量172.25万m3，较常规CD-01井提高了10倍。CD-02井最高抽采标况瓦斯纯流量26.64 m3/min，平均抽采瓦斯纯流量6.79 m3/min(0.97万m3/d);最高抽采瓦斯浓度55%，平均抽采瓦斯浓度36.6%，取得了良好的抽采效果。CD-02井部分抽采参数变化曲线如图3所示。地面井运行后，试验工作面回风巷瓦斯浓度下降29.60%，工作面上隅角瓦斯浓度下降46.27%，在此期间采空区涌水量未有增加。工作面回风巷和上隅角瓦斯浓度显著下降，成功消除了采空区涌出瓦斯对工作面安全生产的影响。地面井运行前后工作面瓦斯数据对比见表2。

【参考文献】：
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本文编号：3144073