下石节煤矿地面钻井抽采瓦斯技术的研究

发布时间：2017-04-27 17:15

  本文关键词：下石节煤矿地面钻井抽采瓦斯技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：矿井瓦斯事故是我国煤矿的主要灾害之一，严重困扰着煤矿的安全生产。焦坪矿区四个生产矿井在井田勘探阶段被确定为瓦斯矿井，但随着生产规模、开采深度和开采范围的不断增扩，瓦斯灾害问题日益严重，如何高效安全采煤成为各级领导与科技工作者一直探索实践以求破解的难题。通过对焦坪矿区下石节煤矿地面钻井抽采瓦斯技术应用实践，不仅可能解决该矿区瓦斯灾害问题，还可获得清洁能源，具有重要的工程实践价值。 通过采集3煤解吸样品4个，4-2煤解吸样品10个，对其进行气含量测定及气成分等试验测定分析。气含量测试结果显示，除了加温测试样品外，解吸样平均空气干燥基甲烷含量3煤层其余的为3.75cm3/g，4-2煤为2.54cm3/g；气成分分析结果显示，气体样品平均甲烷浓度3煤91.64%；4-2煤为85.64%。设计并实施钻井、录井、固井方案。钻井采用二开井身结构，从477.20m开始取芯；采用岩屑录井、岩芯录井、钻时录井、气测录井、钻井液和简易水文观测录井等技术手段录井；对一开和二开分别进行固井并试压，其中二开进行声幅检测，优良合格率为99.49%。设计煤层射孔、煤层压裂方案，并采用试压、测试压裂及加砂压裂三步骤进行煤层压裂施工，得出相应的测试压裂施工曲线和压裂施工曲线。设计并实施煤层气排采试验。根据试验数据将整个排采过程分为排水降压阶段、产气初期阶段、产气高峰阶段和产气稳定阶段，其中，产气稳定阶段平均日产气1011.87m3，平均日产水11.69m3。排采过程中，分别取6个气样和6个水样进行气成分分析和水质分析。结果表明，产出气体CH4含量达92%以上，为优质天然气，，具有良好的工业价值；煤层产水量为10~15m3/d，属弱含水层。 下石节煤矿地面钻井抽采瓦斯技术试验的成功，不仅为焦坪矿区以及类似矿区瓦斯防治探索了一条地面预抽新途径，而且也预示了我国西北侏罗纪低阶煤煤层气具有良好的开发潜力。
【关键词】：瓦斯抽采 地面钻井 录井 压裂 排采试验
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 选题背景8-9
• 1.2 研究意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-14
• 1.3.1 煤矿瓦斯抽采发展历程10
• 1.3.2 传统瓦斯抽采技术国内外研究现状10-13
• 1.3.3 地面钻井瓦斯抽采技术国内外研究现状13
• 1.3.4 焦坪矿区瓦斯赋存情况13-14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 1.5 研究方法和技术路线15-16
• 2 下石节煤矿矿井概况及瓦斯抽采现状16-22
• 2.1 矿井概况16-19
• 2.1.1 交通位置16
• 2.1.2 地形地貌16-17
• 2.1.3 开采技术条件17-18
• 2.1.4 生产现状18-19
• 2.2 瓦斯抽采现状19-21
• 2.2.1 掘进工作面瓦斯抽采措施19-20
• 2.2.2 采煤工作面瓦斯抽采措施20-21
• 2.2.3 区域瓦斯预抽与封闭采空区瓦斯抽采措施21
• 2.2.4 分析与讨论21
• 2.3 本章小结21-22
• 3 下石节煤矿瓦斯资源量评估分析22-31
• 3.1 样品采集22-24
• 3.2 测定方法24-25
• 3.3 分析结果25-28
• 3.3.1 瓦斯含量25-27
• 3.3.2 气成分27
• 3.3.3 等温吸附试验结果27-28
• 3.4 气测录井情况分析28-30
• 3.5 本章小结30-31
• 4 钻井方案研究及应用31-43
• 4.1 钻井方案理论分析31-33
• 4.1.1 钻速方程31
• 4.1.2 钻井液性能对钻速的影响31-32
• 4.1.3 钻井可行性分析32-33
• 4.2 钻井方案及应用33-39
• 4.2.1 钻井位置选择33-36
• 4.2.2 钻井结构及参数36-37
• 4.2.3 钻井液与护壁方案37-38
• 4.2.4 绳索取芯方案38-39
• 4.3 地质录井方案39-41
• 4.3.1 岩屑录井39
• 4.3.2 岩芯录井39-40
• 4.3.3 钻时录井40
• 4.3.4 钻井液、简易水文观测录井40-41
• 4.4 表层套管及生产套管41
• 4.4.1 表层套管41
• 4.4.2 生产套管41
• 4.5 固井41-42
• 4.5.1 表层套管41
• 4.5.2 生产套管41-42
• 4.6 本章小结42-43
• 5 煤层压裂方案及应用43-50
• 5.1 煤层射孔43
• 5.2 煤层压裂43-48
• 5.2.1 方案43-47
• 5.2.2 施工47-48
• 5.3 压裂效果分析48-49
• 5.4 本章小结49-50
• 6 水气排采及其结果分析50-62
• 6.1 排采前准备50-52
• 6.1.1 下泵作业50-51
• 6.1.2 液面监测设备的连接51
• 6.1.3 地面流程布置51-52
• 6.2 排采作业52-59
• 6.2.1 排水降压阶段55-56
• 6.2.2 产气初期阶段56-58
• 6.2.3 产气高峰阶段58
• 6.2.4 产气稳定阶段58-59
• 6.3 排采中气、水分析59-60
• 6.3.1 气成分分析59-60
• 6.3.2 水质分析60
• 6.4 本章小结60-62
• 7 结论与展望62-64
• 7.1 主要结论62-63
• 7.2 研究展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 附录69-74
• 在研究生期间发表的学术论文69
• 在研究生期间参与的科研项目69
• 附表69-74

【参考文献】

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本文编号：331052