專利名稱：地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法
技術領域：
本發明地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，屬于煤巖體滲透性改善與煤層氣抽采方法技術領域。
背景技術：
煤層氣既是引發瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出的災害源，又是一種清潔能源。我國埋深2000m以淺范圍內，煤層氣資源量約為31萬億方儲量，滲透率一般小于I X 10-3 iim2，普遍屬于低滲透煤儲層，煤層氣難以被抽采。從防止煤與瓦斯防突和抽采治理角度看，抽采措施分為地面抽采和井下抽采兩種，而地面抽采和井下抽采一般是各自單獨實現。目前，我國的地面煤層氣抽采技術在沁水盆地、鄂爾多斯盆地和遼寧阜新盆地等多個礦區取得了較好效果。地面煤層氣抽采技術以地面垂直井水力壓裂加支撐劑和地面水平井(包括羽狀水平分支井和U型井等)為主。地面垂直井施工成本低，工藝簡單，占據了地面抽采井的絕大部分，但地面垂直井因煤層鉆遇率低，鉆井后的固井和完井后的水力壓裂改造都會對煤層造成不同程度的傷害，且煤層傷害很難恢復。同時由于煤巖體為塑性體，煤巖體與支撐劑的剛度相差較大，壓裂裂縫的延伸長度和寬度有限，抽采效果并不理想。地面水平井在煤層中進尺長，與煤巖體接觸面積大，尤其水平井避免了固井和水力壓裂作業，煤層氣的產量和進尺成一定的線性關系，理論上應該有較好效果。但從目前的應用效果看，既有成功的實例也有失敗的例子，這可能與施工地面水平井需要詳實的勘探資料、精確的地質導向系統、復雜的鉆井工藝和較高的鉆井成本等諸多因素有關，尤其在煤層厚度薄、煤質堅硬和夾矸厚及層數多的情況下，限制了其進一步推廣應用。為此，“煤層氣不同開發方式的應用現狀及適應條件分析”(煤田地質與勘探.2010, Vol.38，N0.2)對煤層氣不同開發方式適應條件進行了詳細論述。另外，由于煤層產狀起伏，地面水平井水平段隨地層起伏而在鉆孔中產生流動阻力及滯水，鉆孔內積水不利煤層氣降壓解吸。同時地面水平井還需施工與之配套的抽采垂直井，地面水平井煤層水平段施工完成后，除與垂直井交叉點以遠的煤層水平段外，其余孔段被封堵廢棄，造成較大浪費和成本增加。因此，怎樣以較低的經濟成本來實現對煤層氣的高效抽采就成為了人們努力探索的方向。

發明內容
本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為提供一種把地面垂直井與井下順層長鉆孔相結合，以較低經濟成本實現高效抽采煤層氣的方法。為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，包括以下步驟:
a、地上施工一個或多個地面垂直井到達至少一層目標抽采煤層；
b、按照目標抽米煤層的分布施工井下煤層氣抽放巷；
C、在所述的煤層氣抽放巷中向一層目標抽采煤層中鉆預定深度的順層長鉆孔；
d、退鉆到鉆具不受頂壓時，向鉆具內通入25 35MPa的高壓水，鉆具原地旋轉，通過高壓水射流在垂直順層長鉆孔軸線的平面上形成一豎向大裂縫；
e、繼續退鉆，在退鉆過程中，降低水壓到l(Tl5MPa，對順層長鉆孔的孔壁進行沖洗，鉆具退后一段距離后停住，用步驟d中的方法施工一新的豎向大裂縫；
f、重復步驟e，使順層長鉆孔上形成多個豎向大裂縫，且位于順層長鉆孔孔口部位的豎向大裂縫距孔口有一設定距離，以使順層長鉆孔的孔口部位留有至少5m的封孔長度；
g、停止高壓水射流，退出鉆具，并用封孔材料對順層長鉆孔封孔；
h、目標抽采煤層為多層時，依次在每層目標抽采煤層中按步驟c g鉆出帶豎向大裂縫的順層長鉆孔；
1、對地面垂直井下套管、固井、安裝煤層氣抽放泵，與地面煤層氣抽放管路連接，利用地面煤層氣抽放系統對一層或多層目標抽米煤層實施煤層氣抽放；
步驟c和步驟h中所述的順層長鉆孔與至少一個地面垂直井交匯貫通。進一步的，重復步驟c g，在每層目標抽采煤層中均形成兩個以上帶豎向大裂縫的順層長鉆孔；然后在每層目標抽采煤層中均鉆一個或多個連接孔；所述連接孔將其所在目標抽采煤層中的多條順層長鉆孔連通，或將其所在目標抽采煤層中的多條順層長鉆孔與地面垂直井連通，使得每條順層長鉆孔均直接或間接的與至少一個地面垂直井交匯貫通；所述連接孔的孔口處用封孔材料封孔。為了排水，在所述每層目標抽采煤層上，順層長鉆孔的下方，斜向上或斜向下鉆排水鉆孔，斜向上鉆出的排水鉆孔孔口處安裝有排水裝置，斜向下鉆出的排水鉆孔孔口處封孔，排水鉆孔軸線斜向上或斜向下的坡度不小于5%。1%。，排水鉆孔與順層長鉆孔軸線之間的距離以豎向大裂縫的最大影響松動圈確定，或為豎向大裂縫直徑的0.5^3倍。所述斜向下鉆出的 排水鉆孔與一個地面垂直井交匯貫通。所述的排水鉆孔在目標抽采煤層中沿底板施工或在底板內施工。同一目標抽采煤層中同一豎向平面上布置有多個順層長鉆孔時，僅在靠近底板的順層長鉆孔下方布置排水鉆孔。在所述步驟c之前對地面垂直井上與順層長鉆孔交匯的區域實施洞穴擴大。所述位于同一目標抽采煤層中的多個順層長鉆孔為平行設置，或為交叉設置。所述連接孔為在目標抽采煤層中單獨鉆出，或為從順層長鉆孔中斜向鉆出。所述相鄰兩個平行設置的順層長鉆孔之間的間距為其上豎向大裂縫直徑的5-8倍。本發明與現有技術相比具有以下有益效果。1、本發明提供了一種地面垂直井與井下順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，充分發揮了地面垂直井對煤層地質條件、煤層層數和厚度等要求低，井下順層長鉆孔鉆進距離遠，與煤巖體接觸范圍大等優點，同時兩種方法都具有工藝成熟、成本低、見效快的特點，可以較低經濟成本實現對煤層氣的高效抽采。2、本發明既可采用地面垂直井與順層長鉆孔聯合布置方法對煤巖體煤層氣實施抽放，也可用于對已施工地面垂直井實施增產改造。3、本發明通過對煤層沉積結構、割離特點和煤層夾矸分布對煤層氣滲透性的影響分析，在充分考慮煤巖滲透性各向異性的基礎上有針對性地布置煤層氣抽采鉆孔，通過在垂直順層長鉆孔軸線的豎向平面施工豎向大裂縫，溝通煤巖不同分層層理和割離之間的聯系，尤其是溝通了煤層夾矸對不同煤巖分層煤層氣運移的阻隔，改變了煤層抽放鉆孔的氣體流動方式，使原先抽放鉆孔周邊單一的徑向運移方式，施工的豎向大裂縫后變為徑向運移和沿煤巖分層層理運移兩種方式，使煤層氣在煤層中的運移盡可能沿著煤層層理或裂隙最大的方向運移，優化了煤層氣滲透路徑，建立了鉆孔徑向擴散和煤基質孔隙一割離一層理一豎向大裂縫一鉆孔兩種的煤層氣抽采通道，改善了煤層滲透率，提高了單孔單位時間煤層氣抽放量和抽放效率，使抽放效果達到最佳狀態，實現了以地質理論為指導的煤層鉆孔布置方法。4、采用一定壓力水射流對鉆孔豎向大裂隙間隔區間孔壁洗孔，可消弱鉆孔鉆進過程中施工和鉆井液對孔壁的污染，同時可增加部分孔壁淺表裂隙，消弱鉆孔周圍的“瓶塞效應”，增大鉆孔的有效影響半徑和鉆孔抽放煤壁暴露面積，提高了抽放效率。5、本發明中一個地面垂直井可與多層目標抽采煤層中的井下順層長鉆孔匹配與組合，優化了抽采井的布置方式，也不需要另外布置井下抽采系統，實用性強，工期短，成本低。6、本發明在靠近煤層底板的順層長鉆孔下方單獨布置排水鉆孔，實現了排水與排氣分離，且由于排水鉆孔與順層長鉆孔豎向大裂縫的最大影響松動圈連通，可有效快速排出順層長鉆孔特別是豎向大裂縫下半平面內的積水，使煤層氣達到快速排水降壓而發生解吸，提高抽放效率。7、本發明中的排水鉆孔可斜向上鉆出，也可斜向下鉆出，斜向上鉆出時，排水鉆孔的孔口處為出水口 ；斜向下鉆出時，與地面垂直井交匯貫通，以地面垂直井為排水通道；實現方式靈活多樣，可根據具體情況進行選擇，容易實現，效果顯著。


下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。圖1為本發明方法實施時單個順層長鉆孔和地面垂直井交匯的剖面示意圖。圖2為圖1中單個帶豎向大裂縫順層長鉆孔的具體結構示意圖。圖3為圖2的柱狀圖例。圖4為按本發明方法施工完成后地面垂直井和帶豎向大裂縫順層長鉆孔的平面布置示意圖。圖5為本發明方法實施時單個地面垂直井與兩層目標抽采煤層中順層長鉆孔交匯的剖面示意圖。圖6為按本發明公開的方法施工后同一豎向平面內布置兩個以上順層長鉆孔時排水鉆孔的布置方法示意圖。圖中:1為目標抽采煤層，2為地面垂直井，3為順層長鉆孔，4為煤層氣抽放巷，5為豎向大裂縫，6為連接孔，7為頂板，8為底板，9為光亮煤，10為半亮煤，11為半暗煤，12為暗煤,13為夾砰,14為排水鉆孔。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3、圖5所示，本發明地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，包括以下步驟:a、地上施工一個或多個地面垂直井2到達至少一層目標抽采煤層I;
b、按照目標抽米煤層I的分布施工井下煤層氣抽放巷4；
C、在所述的煤層氣抽放巷4中向一層目標抽采煤層I中鉆預定深度的順層長鉆孔3 ；
d、退鉆到鉆具不受頂壓時，向鉆具內通入25 35MPa的高壓水，鉆具原地旋轉，通過高壓水射流在垂直順層長鉆孔3軸線的平面上形成一豎向大裂縫5 ；
e、繼續退鉆，在退鉆過程中，降低水壓到l(Tl5MPa，對順層長鉆孔3的孔壁進行沖洗，鉆具退后一段距離后停住，用步驟d中的方法施工一新的豎向大裂縫5 ；
f、重復步驟e，使順層長鉆孔3上形成多個豎向大裂縫5，且位于順層長鉆孔3孔口部位的豎向大裂縫5距孔口有一設定距離，以使順層長鉆孔3的孔口部位留有至少5m的封孔長度；
g、停止高壓水射流，退出鉆具，并用封孔材料對順層長鉆孔3封孔；
h、目標抽采煤層I為多層時，依次在每層目標抽采煤層I中按步驟c g鉆出帶豎向大裂縫5的順層長鉆孔3 ；
1、對地面垂直井2下套管、固井、安裝煤層氣抽放泵，與地面煤層氣抽放管路連接，利用地面煤層氣抽放系統對一層或多層目標抽米煤層I實施煤層氣抽放；
步驟c和步驟h中所述的順層長鉆孔3與至少一個地面垂直井2交匯貫通。本發明的一個地面垂直井2可與多層目標抽采煤層I的井下順層長鉆孔3相匹配或組合，優化了抽采井布置方式，也不需要另外布置井下抽采系統，實用性強，工期短，成本低。 進一步的，如圖4所示，重復步驟c g，在每層目標抽采煤層I中均形成兩個以上帶豎向大裂縫5的順層長鉆孔3 ;然后在每層目標抽采煤層I中均鉆一個或多個連接孔6 ；所述連接孔6將其所在目標抽采煤層I中的多條順層長鉆孔3連通，或將其所在目標抽采煤層I中的多條順層長鉆孔3與地面垂直井2連通，使得每條順層長鉆孔3均直接或間接的與至少一個地面垂直井2交匯貫通；所述連接孔6的孔口處用封孔材料封孔。如圖5、圖6所示，為了排水，在所述每層目標抽采煤層I上，順層長鉆孔3的下方，斜向上或斜向下鉆排水鉆孔14，斜向上鉆出的排水鉆孔14孔口處安裝有排水裝置，斜向下鉆出的排水鉆孔14孔口處封孔，排水鉆孔14軸線斜向上或斜向下的坡度不小于5%。 8%0，排水鉆孔14與順層長鉆孔3軸線之間的距離以豎向大裂縫5的最大影響松動圈確定，或為豎向大裂縫5直徑的0.5^3倍。所述斜向下鉆出的排水鉆孔14與一個地面垂直井2交匯貫通。所述的排水鉆孔14在目標抽采煤層I中沿底板8施工或在底板8內施工。同一目標抽采煤層I中同一豎向平面上布置有多個順層長鉆孔3時，僅在靠近底板8的順層長鉆孔3下方布置排水鉆孔14。排水鉆孔14為普通鉆孔，排水鉆孔14與靠近目標抽采煤層I底板8的順層長鉆孔3的裂隙影響帶溝通，且排水鉆孔14要保持出水口處位置最低，以利于積水的排出。排水鉆孔14為斜向上鉆出時，排水鉆孔14的孔口處為出水口 ；排水鉆孔14為斜向下鉆出時，與地面垂直井2交匯貫通，以地面垂直井2為排水通道，排水鉆孔14與地面垂直井2連通處為出水口。排水鉆孔14還可以先斜向上鉆再斜向下鉆最后與地面垂直井2交匯貫通，且孔口處安裝排水裝置，這樣鉆出的排水鉆孔14的排水方法結合了上述兩種排水鉆孔14的排水方法，其兩頭都是出水口。所述位于同一目標抽采煤層I中的多個順層長鉆孔3為平行設置，或為交叉設置。所述連接孔6為在目標抽采煤層I中單獨鉆出，或為從順層長鉆孔3中斜向鉆出。所述相鄰兩個平行設置的順層長鉆孔3之間的間距為其上豎向大裂縫5直徑的5-8 倍。所述順層長鉆孔3的直徑可取$ 75 100mm。其上豎向大裂縫5的寬度為20_40mm，半徑為500-1000mm ;在現場，對目標抽采煤層I中的順層長鉆孔3施工豎向大裂縫5時，高壓水射流的流量為120 200L/min，鉆具的旋轉速度為5(Tl00 r/min，豎向大裂縫5的切割時間可根據孔口返渣情況確定，觀察孔口返渣變小時停止切割，一般為1(T20 min，然后降低水壓，勻速旋轉退鉆。一個順層長鉆孔3中相鄰兩個豎向大裂縫5之間的間距根據目標抽采煤層I煤層氣含量、煤層氣壓力、鉆孔抽放時間綜合確定，根據現有煤礦井下實際情況，一般可取為8 10m，即所述鉆具退后一次為8 10m，同時，退鉆速度為l 3m /min。本發明方法可根據目標抽采煤層I堅硬程度及夾矸層數、厚度與分布情況，在所述高壓水中增加磨料，磨料采用7(Tl20目石英砂，石英砂在高壓水和石英砂混合物中體積占5%，形成高壓噴砂水射流，增加豎向大裂縫5半徑。每個鉆孔的封孔長度均需大于5m。位于順層長鉆孔3孔口部位的豎向大裂縫5距孔口的距離為15 20m。為了減少井下順層長鉆孔3和地面垂直井2的交匯難度和增加抽采效率，在所述步驟c之前可對地面垂直井2上與順層長鉆孔3交匯的區域實施洞穴擴大。如圖2所示，位于頂板7和底板8之間的目標抽采煤層I由一層或多層的光亮煤
9、半亮煤10、半暗煤11、暗煤12和夾矸13組成，其中，又分布有各種割理，本發明所公開方法中的豎向大裂縫5很好的導通了不同的層理和割理，改善了目標抽采煤層I的滲透性。本發明方法可以是全新施工，也可以是對原有地面垂直井2進行增產改造。如果井下順層長鉆孔3和地面垂直井2可同時實施交匯，為了減少交匯難度和增加抽采效率，可對交匯區實施洞穴擴大；如果井下煤層氣抽放巷4距離最近的地面垂直井2很遠，無法同時完成井下順層長鉆孔3和地面垂直井2的施工交匯，可首先施工地面垂直井2并進行水力壓裂加支撐劑，對目標抽采煤層I先進行煤層氣抽放，等條件具備后，即煤層氣抽放巷4打通到地面垂直井2附近時，再從煤層氣抽放巷4中施工順層長鉆孔3與地面垂直井2溝通，對目標抽采煤層I實施滲透性改造，提高煤層氣的抽采效率，對目標抽采煤層I進行二次抽米。實施實例I
地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，參照圖1和圖4所示方式布置地面垂直井2和順層長鉆孔3。預抽采盤區井下已施工煤層氣抽放巷4，目標抽采煤層I厚度為
2.5m，為了在規定時間，使預抽區塊煤層氣含量降到8m3/t以下，同時根據現有施工隊伍、施工機具和地面臨近抽放管路的布置情況，采用地面垂直井2與井下順層長鉆孔3聯合抽放的方法。先施工地面垂直井2，地面垂直井2上目標抽采煤層I段采用洞穴擴大。同時，在煤層氣抽放巷4中采用千米鉆機在目標抽采煤層I中鉆進順層長鉆孔3，順層長鉆孔3直徑096_。在鉆孔達到預定深度后，用清水清洗鉆桿通道，退鉆，在鉆孔底部第一個豎向大裂縫5設計位置，鉆桿原位旋轉，增加液壓，應用高壓水射流豎向大裂縫切割裝置，在垂直順層長鉆孔3軸線平面切割豎向大裂縫5，造縫壓力可取25 35 MPa,切割時間1(T20 min，旋轉速度60r/min，另外，可根據目標抽采煤層I堅硬程度及夾矸層數、厚度與分布情況，對水射流增加磨料，磨料采用7(TllO目石英砂，石英砂在高壓水和石英砂混合物中體積占5%左右，形成高壓噴砂水射流，增加豎向大裂縫5半徑。現場豎向大裂縫5切割時間可根據孔口返渣情況確定，觀察孔口返渣變小時，降低水壓，停止豎向大裂縫5切害I]，完成第一個豎向大裂縫5。降低水壓，勻速旋轉退鉆，退鉆速率為f 3m /min，壓力控制在15 MPa左右，邊退鉆邊對順層長鉆孔3孔壁采用水射流沖洗，退鉆ClOm后，到達第二個造縫位置，鉆桿原位旋轉，重新增加水流壓力，進行第二個豎向大裂縫5的施工，施工參數同前，由此完成第二個豎向大裂縫5后，降壓，邊退鉆邊對順層長鉆孔3孔壁沖洗，依此類推，按照設計的豎向大裂縫5間距，從里到外依次施工所有豎向大裂縫5和沖洗除孔口封孔段外的所有孔壁，直至距孔口 15m處完成最后一個豎向大裂縫5，所述豎向大裂縫5直徑大小約為100(T2000mm;在目標抽采煤層I中鉆兩個以上帶豎向大裂縫5的順層長鉆孔3，然后在目標抽采煤層I中鉆一個或多個連接孔6，連接孔6將多條順層長鉆孔3連通，或將地面垂直井2與多條順層長鉆孔3連通，使得每條順層長鉆孔3均直接或間接的與至少一個地面垂直井2交匯貫通；將順層長鉆孔3和連接孔6的孔口處用封孔材料封孔，封孔長度大于5 8m。為了減少順層長鉆孔3內和豎向大裂縫5下半圓內積水，在順層長鉆孔3下方按不小于5%。 8%。的坡度斜向上施工排水鉆孔14，排水鉆孔14與順層長鉆孔3軸線之間的距離為2.5d (d為豎向大裂縫5的直徑)，排水鉆孔14施工完成后，在孔口處安裝排水裝置。排水鉆孔14也可按不小于5%。1%。的坡度斜向下施工，并與地面垂直井2交匯貫通，排水鉆孔14的孔口處封孔，地下水直接排入地面垂直井2內。目標抽采煤層I中同一豎向平面上布置有多個順層長鉆孔3時，僅在靠近底板8的順層長鉆孔3下方布置排水鉆孔14 (見圖6)。對地面垂直井2下套管、固井、安裝煤層氣抽放泵，與地面煤層氣抽放管路連接，利用地面煤層氣抽放系統對目標抽米煤層I實施煤層氣抽放。上述過程中，多個順層長鉆孔3平行布置，相鄰兩個平行的順層長鉆孔3之間的間距按其上豎向大裂縫5直徑的5-8倍確定。連接孔6是根據順層長鉆孔組布置間距、長度及地面垂直井2的位置從不同位置按不同角度施工的，將多個順層長鉆孔3連通，能夠較均勻地溝通目標抽采煤層I中順層長鉆孔組的各個長度區間。實施實例2
應用順層長鉆孔3改造煤巖體滲透性，提高地面垂直井2抽采煤層氣產能，參照圖1和圖4。某預抽盤區目標抽采煤層I厚度為2.5m,先前已使用地面垂直井水力壓裂加支撐劑技術對盤區實施抽采，但抽采效果不理想，不能滿足開采煤層煤層氣含量小于8m3/t的要求，同時根據井下采煤開采進度要求，需加快對開采盤區進行預抽放，為此，從井下施工煤層氣抽放巷4，并從煤層氣抽放巷4中施工順層長鉆孔組，使順層長鉆孔3溝通地面垂直井2壓裂區域，同時對順層長鉆孔3使用水射流施工垂直鉆孔軸向的豎向大裂縫5，改善煤層氣的滲透性。順層長鉆孔3豎向大裂縫5直徑大小約為100(T2000mm，沿順層長鉆孔3軸線布置，豎向大裂縫5間距在8 10m之間，帶豎向大裂縫5的順層長鉆孔組、連接孔6和排水鉆孔14的布置與具體施工方法及參數同實施實例1，所有與地面垂直井2連接的順層長鉆孔組、連接孔6及排水鉆孔14施工完成后，利用排水鉆孔14排放順層長鉆孔3內地下水，并利用地面垂直井2原有抽放管道，對預抽放盤區進行抽放，達到了在規定時間煤層氣含量小于8m3/t的要求，取得了較好的抽放效果。實施實例3
地面垂直井2與多個目標抽采煤層I的順層長鉆孔3相連通，利用順層長鉆孔3改造多層煤巖體的滲透性，提高抽采煤層氣產能，參照圖4和圖5。每個目標抽采煤層I的順層長鉆孔3、連接孔6和排水鉆孔14的布置方式和施工方法參見實施實例2和實施實例1，不同之處僅僅是，多層目標抽采煤層I的順層長鉆孔3均與地面垂直井2相連通。這樣可以減少地面垂直井2的施工，減少成本和工期。
權利要求
1.地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，其特征在于包括以下步驟: a、地上施工一個或多個地面垂直井(2)到達至少一層目標抽采煤層(I)； b、按照目標抽米煤層(I)的分布施工井下煤層氣抽放巷(4)； C、在所述的煤層氣抽放巷(4)中向一層目標抽采煤層(I)中鉆預定深度的順層長鉆孔(3)； d、退鉆到鉆具不受頂壓時，向鉆具內通入25 35MPa的高壓水，鉆具原地旋轉，通過高壓水射流在垂直順層長鉆孔(3)軸線的平面上形成一豎向大裂縫(5); e、繼續退鉆，在退鉆過程中，降低水壓到l(Tl5MPa，對順層長鉆孔(3)的孔壁進行沖洗，鉆具退后一段距離后停住，用步驟d中的方法施工一新的豎向大裂縫(5)； f、重復步驟e，使順層長鉆孔(3)上形成多個豎向大裂縫(5)，且位于順層長鉆孔(3)孔口部位的豎向大裂縫(5)距孔口有一設定距離，以使順層長鉆孔(3)的孔口部位留有至少5m的封孔長度； g、停止高壓水射流，退出鉆具，并用封孔材料對順層長鉆孔(3)封孔； h、目標抽采煤層(I)為多層時，依次在每層目標抽采煤層(I)中按步驟c g鉆出帶豎向大裂縫(5)的順層 長鉆孔(3);地面垂直井(2)下套管、固井、安裝煤層氣抽放泵，與地面煤層氣抽放管路連接，利用地面煤層氣抽放系統對一層或多層目標抽米煤層(I)實施煤層氣抽放； 步驟c和步驟h中所述的順層長鉆孔(3)與至少一個地面垂直井(2)交匯貫通。
2.根據權利要求1所述的地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，其特征在于:重復步驟c g，在每層目標抽采煤層(I)中均形成兩個以上帶豎向大裂縫(5)的順層長鉆孔(3 );然后在每層目標抽采煤層(I)中均鉆一個或多個連接孔(6 );所述連接孔(6 )將其所在目標抽采煤層(I)中的多條順層長鉆孔(3)連通，或將其所在目標抽采煤層(I)中的多條順層長鉆孔(3)與地面垂直井(2)連通，使得每條順層長鉆孔(3)均直接或間接的與至少一個地面垂直井(2)交匯貫通；所述連接孔(6)的孔口處用封孔材料封孔。
3.根據權利要求1或2所述的地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，其特征在于:在所述每層目標抽采煤層(I)上，順層長鉆孔(3)的下方，斜向上或斜向下鉆排水鉆孔(14)，斜向上鉆出的排水鉆孔(14)孔口處安裝有排水裝置，斜向下鉆出的排水鉆孔(14)孔口處封孔，排水鉆孔(14)軸線斜向上或斜向下的坡度不小于5%。 8%。，排水鉆孔(14)與順層長鉆孔(3)軸線之間的距離以豎向大裂縫(5)的最大影響松動圈確定，或為豎向大裂縫(5)直徑的0.5 3倍。
4.根據權利要求3所述的地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，其特征在于:所述斜向下鉆出的排水鉆孔(14)與一個地面垂直井(2)交匯貫通。
5.根據權利要求3所述的地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，其特征在于:所述的排水鉆孔(14)在目標抽采煤層(I)中沿底板(8)施工或在底板(8)內施工。
6.根據權利要求3所述的地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，其特征在于:同一目標抽采煤層(I)中同一豎向平面上布置有多個順層長鉆孔(3)時，僅在靠近底板(8 )的順層長鉆孔(3 )下方布置排水鉆孔(14 )。
7.根據權利要求1或2所述的順層長鉆孔割縫洗孔一體化抽采煤層氣方法，其特征在于:在所述步驟c之前對地面垂直井(2)上與順層長鉆孔(3)交匯的區域實施洞穴擴大。
8.根據權利要求2所述的地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，其特征在于:所述位于同一目標抽采煤層(I)中的多個順層長鉆孔(3)為平行設置，或為交叉設置。
9.根據權利要求2所述的地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，其特征在于:所述連接孔(6)為在目標抽采煤層(I)中單獨鉆出，或為從順層長鉆孔(3)中斜向鉆出。
10.根據權利要求8所述的地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，其特征在于:所述相鄰兩個平行設置的順層長鉆孔(3)之間的間距為其上豎向大裂縫(5)直徑的5-8倍 。
全文摘要
本發明地面垂直井與順層長鉆孔聯合抽采煤層氣方法，屬于煤巖體滲透性改善與煤層氣抽采方法技術領域；要解決的問題為提供一種把地面垂直井與井下順層長鉆孔相結合，以較低經濟成本實現高效抽采煤層氣的方法；采用的技術方案為a、施工地面垂直井；b、施工井下煤層氣抽放巷；c、向目標抽采煤層中鉆與地面垂直井交匯的順層長鉆孔；d、向鉆具內通入高壓水，原地旋轉，形成一豎向大裂縫；e、繼續退鉆，退后一段距離后停住，用步驟d中的方法施工一新的豎向大裂縫；f、重復步驟e，使順層長鉆孔上形成多個豎向大裂縫；g、退出鉆具，對順層長鉆孔封孔；I、將地面垂直井與地面煤層氣抽放管路連接，實施煤層氣抽放；本發明抽采效率高、實用性強。
文檔編號E21B43/00GK103104222SQ201310040300
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者李建軍, 韓文梅, 毛虎平, 董彥莉, 白培康, 程志, 劉亞玲, 魏月娟, 薛建英, 靳小俊, 劉蘭, 朱晉華, 韓云山, 耿少波, 王萬月, 張洪萍, 史秀琴 申請人:中北大學