摘要：晋城矿区寺河井田3号煤层经多年的煤矿开采,形成了大面积的采空区,大面积的卸压提高了下组煤(9号、15号)的渗透率,但由于采空区阻隔和煤层气地面预抽技术的局限,致使下组煤煤层气尚未得到有效抽采。为保证煤矿的安全生产和产能的释放,结合采空区特征,采用过采空区钻完井及压裂工艺新技术,分析施工参数及后期产能情况,评价过采空区抽采下组煤煤层气技术的应用效果。结果表明:地面钻井开发过采空区下组煤煤层气资源时,应首先进行井位优选及井身结构优化,以保证钻井的成功率;采用氮气置换套管钻井工艺及低压易漏注浆加固等穿采空区钻完井技术,不仅可以有效降低采空区煤层气自燃甚至爆炸风险,而且保证了穿采空区段固井质量;优化采空区下组煤层压裂施工参数并设计不同井位的煤层气井压裂工艺,有效扩展裂缝长度,同时也避免了“压穿”等压裂事故发生;精细化排采管控措施可以有效扩大泄流半径,提高单井产能。现场一百余口过采空区煤层气井排采实践表明,单井最高产气量达到8832 m^(3)/d,日均产气量达到2694 m^(3),验证了过采空区抽采下组煤煤层气技术可行,可推广应用。

摘要：为了降低晋城岳城矿工作面U型通风造成的上隅角瓦斯聚集,提高采动与采空区煤层气地面井抽采井产量及抽采寿命,在借鉴成庄矿、寺河矿和赵庄矿等地面采动试验井研究及工程示范的基础上,以晋城岳城矿煤层气地质条件为工程设计依据,提出并优化地面采动区井位尽量靠近巷道位置处、大井眼地面钻井工艺、优化井身结构等设计方案。现场试验证明:部分采动区井通过避开采动应力卸载区及原位煤层高应力区优化布井,开采中包含3个阶段即卸压区抽采、新采空区抽采、老采空区抽采,达到了延长抽采井寿命的目的;但仍有部分采动区井在回采工作面推过井口后,煤气层抽采量迅速衰减至不产气,抽采寿命只包含两个阶段即卸压区抽采、新采空区抽采甚至仅卸压区抽采一个阶段。研究表明,优化后的大井眼钻井工艺及三开割缝套管井身结构设计对保持采动区井井身稳定,延长抽采寿命,保证采动区井产气运移通道畅通,提高抽采率起到了一定效果;采动区井煤气层抽采量和该井井筒位置至回风巷距离存在明显的负相关关系。岳城矿采动、采空区井基本不存在速敏效应,在井筒与裂隙带沟通良好的前提下,应选用大功率抽采设备抽采,可以有效扩展压降漏斗区域,其抽采影响半径水平方向可延伸至500 m以上。岳城矿地面采动区抽采取得了较好的效果,可在相似条件的煤矿区推广应用。

摘要：为有效地指导煤层气水平井压裂工程,评价压裂施工效果,提出将微地震成像裂缝监测技术应用于煤层气水平井压裂施工中。利用微地震成像监测煤层气水平井裂缝延伸的方位、缝长及缝高,分析裂缝双翼不对称发育原因。以沁水盆地寺河区块为例,将水平井和同规模、同层位垂直井的裂缝监测结果进行对比分析,结果显示,因布井方位及施工工艺影响,水平井压裂液滤失量大、易产生多裂缝,且裂缝延伸距离相对较短。指出后续水平井布井应考虑水平段轴线与最小主应力方向平行,增大压裂设计规模和压裂级数,以保证煤层气水平井高效开发。

摘要：煤矿采空区地面井的布井区域通常具有点多面广、位置偏远等特点,导致采空井的配套工程成本投入较大,尤其是基础架线供电线路费用不菲。双燃料发电机组的燃气系统与常规柴、汽油发电机组有很大不同,文章主要介绍了双燃料发电机组的主要特点及配套抽采工艺优化,制定了煤层气发电机空燃比控制方案设计,并引入了监测监控系统,确保相关运行参数可以实现抽采系统自动联锁报警、停机功能。现场应用表明双燃料发电机组可以为采空井配套抽采设备提供电能,并能保障采空井持续、稳定生产。对双燃料发电机组应用情况及经济社会效益进行了分析和探讨,认为双燃料发电机组应用于地理位置偏僻的采空井,可以有效节约架设电线成本及用电成本,对于地理位置偏远、不宜架设电线的采空井,双燃料发电机组具有极大的推广应用市场。

摘要：随着我国煤炭去产能政策的有力实施,一批资源枯竭及产能落后矿井将陆续关停废弃。废弃矿井仍赋存着大量的煤层气资源,其开发利用是实现煤炭产业清洁安全高效低碳发展、促进煤矿安全生产、优化能源结构、实现温室气体减排等方面的重要举措。基于山西省煤基重点科技攻关(煤层气产业链)项目相关研究,系统阐述了废弃矿井煤层气开发面临着资源量评价不准、钻进体系不健全、井上下联合缺失等关键问题。针对这些问题提出以下几点对策:废弃矿井精准地质探测是采空区地面钻井轨迹设计的重要依据,尤其是炮采等落后采煤工艺的废弃矿井,地球物理勘探精度应达到米级才能有效降低钻遇煤柱风险;优选废弃矿井煤层气地面“L”型钻井思路,即选采空区周边一定距离的保安煤柱作为L型井位,并配套特殊钻进工艺;煤矿企业应将废弃矿井资源开发利用纳入煤矿全生命周期规划,尤其是矿井废弃前应确保煤层气抽采通道畅通,以实现煤层气井“一井多用”的新型井上下联合开采模式,提高废弃矿井煤层气开发效率;采用防回火、各种传感器等装置,并对关键参数设置自动报警停机界限值,从而使废弃矿井煤层气地面开采工艺安全、高效;对不同浓度废弃矿井煤层气,需要采取相应的梯级利用模式,从而提高整体开发利用价值。以山西省废弃矿井为示范区,研究认识对推动全国煤矿区废弃矿井煤层气开发利用具有重要的指导和示范意义。

摘要：为解决常规胍胶压裂液破胶后大量残渣对煤层气储层造成严重损害的问题,通过对常规胍胶进行碱化和醚化改性,研制了1种新型多元改性胍胶DX-HPG,并以此为主要处理剂制备了1套适合煤层气储层的超低浓度多元改性胍胶压裂液体系。该压裂液体系具有良好的耐剪切性能、携砂性能和破胶性能,体系破胶液的残渣含量和表面张力均低于常规羟丙基胍胶压裂液,并且其破胶液对煤岩心的渗透率损害率小于13%,远远小于常规羟丙基胍胶压裂液。现场应用结果表明:超低浓度多元改性胍胶压裂液体系的性能达到了现场施工设计的要求,且XS-1井压后产气量明显高于使用常规羟丙基胍胶压裂液的邻井,起到了良好的压裂增产效果。

摘要：以晋城矿区岳城矿为例,基于地表岩移监测数据,分析了3号煤上分层采动影响下覆岩移动变形特征,考察了地面预抽井的稳定性,研发了高瓦斯厚煤层分层开采条件下地面预抽井改造工艺流程、井身结构设计、安全抽采等关键技术。对其改造再利用取得了较好的抽采效果,累计抽采煤层气量高达94.5万m^(3),平均抽采量为5898.7m^(3)/d,平均甲烷体积分数为51.1%。

摘要：地层等值线图是进行储层描述、资源评价、矿山设计的重要参考图件之一,等值线图的局部精确性对矿业开采小范围内的工程决策具有重要影响。以预测技术为理论基础,将等值线图进行剖分,通过Matlab软件编程计算井位在各剖分点影响值,结合Surfer软件的等值线制图功能,绘制出能反映等值线图各区域可信度的配套图件。基于此,整理了成庄区块300多口煤层气井钻井数据,通过算法绘制了相关的图件。结果表明,该方法绘制的精确性评价图能够有效反映因钻井井数分布不均、稀少等情况引起的成果图件的质量差异,并可定量地显示出来。该计算方法能将钻井位置信息进行量化,但绘制等值线的插值方法多种多样,更加契合不同插值方法的局部影响值算法还需进行深一步的研究。

摘要：以寺河矿区穿越采空区氮气钻井试验为背景,通过分析煤层取心测试数据,指出钻井穿越3号煤层采空区抽采9+15号煤层瓦斯的必要性。利用"三带"理论明确了3号煤层采空区顶板以上74.4m及底板以下22.73m为钻井漏失带,采用氮气钻井穿越该层段有助于安全高效施工;优化了穿越采空区氮气钻井的三开井身结构;根据穿越采空区氮气钻井工艺需要,配套设计了地面钻井工艺流程。氮气钻井工艺在寺河矿区试验的成功,证明该工艺的可行性,对穿越采空区钻井技术的研究和推广应用具有重要的指导意义。

摘要：根据屯兰矿12408工作面上覆岩层位移变形及卸压区裂隙发育演化规律,分析了卸压区的瓦斯运移储集规律,为采动L形井的层位优选提供了理论依据。利用"三带"理论和高抽巷的设计方法对采动L形井水平段层位进行了精确的定位。L形水平井的工程实践取得了良好的抽采效果,解决了上隅角瓦斯超限问题,在屯兰矿起到了工程示范作用。