本發明屬于儲層開采，具體涉及一種雙抽采孔“一送一抽”邁步式裂隙爆燃致裂抽采方法。

背景技術：

1、隨著我國經濟的快速發展，人們在各行各業對資源的消費越來越大，其中，天然氣、煤層氣、頁巖氣類清潔能源消費比例越來越高，促使此類資源的勘探及開發日益發展。常規天然氣目前已具有完善的鉆井、完井方式，開發程度較高。

2、頁巖氣是非常規天然氣，且在天然氣中所需量逐年增長，實現該類天然氣的高效開發，將大大緩解國家能源供應緊張的嚴峻形勢。從頁巖氣的開采發展歷程上看，主要有5種開采方式：直井開發方式、直井壓裂開發方式、水平井及水平井壓裂開發方式、同步壓裂開發方式和“工廠化”水平井壓裂開發方式。

3、由上可知，壓裂技術是頁巖氣藏開采的一項核心技術，以不同的壓裂液工藝改造頁巖氣藏儲層，通過壓裂讓主裂縫與多級次生裂縫交織形成復雜裂縫網絡，甚至最大范圍的立體裂縫網絡體系。

4、為了更好的壓裂效果，一般需要多次水力壓裂，這將大大消耗水資源，對水資源匱乏的地區局限較大，且水力壓裂對致密性較高的儲層效果不是很明顯。因此，需要研究更為高效，方便快捷的方式對儲層進行有效改造，使天然裂縫或水力壓裂的初始裂縫進行有效的擴展，實現造縫或者裂縫間的溝通，從而提高頁巖氣開發的產氣量。

5、隨著我國能源及煤炭行業結構的調整，煤礦關閉的數量越來越多，一方面是部分煤礦安全生產要求未達標，更多的是緩解環境問題的需求，但是隨著煤礦的關閉，約50%以上的煤炭殘留于井下，這些廢棄礦井蘊含著巨大的瓦斯資源也被封閉。廢棄煤礦殘存瓦斯的抽采利用或將成為煤層氣產業新的增長點。中國擁有數量龐大的廢棄煤礦且多為高瓦斯礦井，因而廢棄煤礦瓦斯資源的開發具有廣闊的應用前景。若能將這富集的瓦斯氣體得以開發和利用，將進一步緩解我國的資源緊張情況。

6、廢棄礦井瓦斯主要是工作面采空區空間內各類遺煤、留設煤柱、工作面采空區上下受采動影響的臨近卸壓煤層、工作面采空區上下覆巖以及生物成因產生的，主要賦存狀態為游離態和吸附態，部分是以溶解態存于穩定水系或積水。

7、廢棄煤礦瓦斯抽采在廢棄煤礦瓦斯資源的開發利用過程中起著承上啟下的重要意義。當前，廢棄煤礦瓦斯抽采技術主要包括地面抽采（含井筒抽采）、井下密閉抽采及預留專門管道抽采，國內學者對廢棄煤礦瓦斯抽采的研究主要集中在布井優化方面。

8、實際工程中遇到的主要技術問題是：1）廢棄煤礦中的原始煤層裂縫、裂紋發育不充分，利用現有技術無法實現在廢棄礦井采空區內安全爆燃，采空區內瓦斯氣體運移受阻，排采率低下。2）排采礦井套管內的傳感器等設備精密，缺乏高效安全的引爆裝置，保護傳感器不受爆炸影響，保證其工作效率和數據的準確性。3）缺乏對工作區域進行合理規劃、布局與開采。廢棄煤礦瓦斯抽采井費用高昂、利用率低、性價比較低。

技術實現思路

1、本發明針對現有壓裂技術耗水量大、水力壓裂效果不顯著以及廢棄礦井裂縫少、瓦斯運移不充分、缺乏安全高效引爆裝置等問題，提供一種雙抽采孔“一送一抽”邁步式裂隙爆燃致裂抽采方法。

2、為解決上述問題，本發明首先對待開采區域進行垂直鉆井施工，得到兩個距離適宜的抽采井a和b，后利用射孔槍打通套管，再水力壓裂初步造縫，使兩個抽采孔通過裂隙相通；排出壓裂液后進行初步的抽采；甲烷濃度降低后，利用兩孔縫隙的流通將助燃劑高效的引入縫隙，對甲烷進行燃爆擴展裂縫后繼續抽采，可進行重復燃爆；待兩抽采孔區域抽采完畢，沿開采方向合適距離鉆一個新的抽采孔c，與抽采井b組合成新的“一送一抽”模式，以此類推，形成邁步式開采。

3、具體步驟如下：

4、s1、鉆井工作

5、首先對待開采區進行探測，確定開采深度、巖石硬度參數，后采用鉆桿從開采區一端開鉆兩個豎井井筒a和b到達預壓裂位置后，將鉆桿移出，并分別下放套管形成套管柱，后將水泥輸送到套管柱中使其填充到套管柱和井壁之間形成水泥環，以充分防止滲漏，與此同時，設置輸送管道和帶有甲烷濃度傳感器一的甲烷抽采管道伸入豎井井筒a和b，輸送管道設有閥門一，甲烷抽采管道上設有閥門二和管道連接器，地面布設儲罐、甲烷收集罐以及控制井筒內引爆裝置的地面智能控制器，儲罐與輸送管道連接，甲烷收集罐與甲烷抽采管道連接；

6、s2、射孔槍造縫

7、向豎井井筒a和b內下放射孔槍至同一水平位置，利用射孔彈穿透套管柱、水泥環及目標巖石，形成射孔孔道后，回收射孔槍；

8、s3、水力壓裂

9、豎井井筒a和b同時通過儲罐經輸送管道向套管柱中輸送壓裂液，壓裂液到達套管柱的射孔孔道進行水力壓裂，形成用于甲烷抽采的裂隙，當泵注壓力降至30%時，停止壓裂液的注入，水力壓裂結束后，返排壓裂液；

10、s4、甲烷抽采

11、返排結束后，豎井井筒a和b的裂隙相通，甲烷氣體解吸量增加，此時，將豎井井筒b的輸送管道和甲烷抽采管道暫時關閉，以豎井井筒a為抽采筒，關閉豎井井筒a中的輸送管道，開啟甲烷抽采管道，啟動豎井井筒a的甲烷抽采泵進行抽采，利用設置在甲烷抽采管道上的甲烷濃度傳感器一對甲烷氣體實時監測，若抽采的甲烷氣體濃度穩定且保持在預設數值之上時，則判斷此時為穩定抽采階段；

12、s5、裂縫爆燃致裂

13、當甲烷濃度傳感器一實時監測抽采過程中甲烷濃度低于預設值時，井筒a的甲烷抽采管道與地面的甲烷收集罐通過管道連接器斷開，甲烷抽采管道暫為地下氣體抽出排空管道，下放帶有甲烷濃度傳感器二和氧氣濃度傳感器的引爆裝置至原射孔槍位置，沿輸送管道向井筒b的套管柱內通入氧氣，套管柱內負壓條件將氧氣快速吸入井筒b，且通過兩井筒間的裂隙進入井筒a，觀察井筒a內的引爆裝置上的傳感器示數，待達到甲烷氣體的爆炸極限范圍內，地面的智能控制器控制引爆裝置將射孔孔道封堵，完成后，地面智能控制器對裂隙內甲烷進行點火誘導燃爆；

14、s6、燃爆后繼續抽采

15、燃爆后，原始裂隙變大并形成裂紋交匯、分叉甚至更為復雜的裂紋網絡，使甲烷繼續向外溢出，從而增加豎井內的甲烷氣體濃度，此時重新通過管道連接器連接井筒a的甲烷抽采管道和甲烷收集罐，繼續進行氣體抽采，當甲烷氣濃度再次降低后，重復步驟s5再次進行甲烷燃爆壓裂，如此重復上述步驟，實現水力壓裂與爆燃致裂，擴展、增加儲層中的裂縫，使更多的賦存在儲層中的甲烷解吸、匯集到套管柱中，經甲烷抽采管道輸送至井上，直至甲烷抽采量增加率低于10%，結束該層段的壓裂抽采作業；

16、s7、邁步式打孔抽采

17、將井筒a封閉，沿開采方向在井筒b的開鉆井筒c，若井筒c內設有套管，對井筒c內的套管進行射孔槍打孔和水力壓裂，若井筒c內沒有套管，直接對井筒c進行水力壓裂，使井筒b和c通過裂隙進行連通，以井筒b為抽采筒，c為助燃劑輸送筒，重復上述步驟s4-s6，以此類推，開展雙抽采孔“一送一抽”邁步式抽采方式。

18、進一步地，所述井筒a一側與開采區邊緣的距離為水力壓裂的有效半徑，另一側距井筒b的距離為水力壓裂有效半徑的2倍。

19、進一步地，所述井筒c與井筒b之間的距離為水力壓裂有效半徑的2倍。

20、進一步地，所述豎井井筒的井口位置設有密封蓋。

21、進一步地，所述輸送管道用于輸送壓裂液或助燃劑。

22、進一步地，所述儲罐用于儲存壓裂液或助燃劑。

23、進一步地，所述引爆裝置包括外殼和兩個伸縮桿，伸縮桿位于外殼的底部兩側，外殼的側壁設有與伸縮桿匹配的開孔，所述外殼內設有電機，電機的輸出端連接有齒輪一，齒輪一的底部嚙合有齒輪二，齒輪二的底部兩側分別嚙合有齒輪三，伸縮桿的一端通過螺釘與齒輪三連接，螺釘靠近伸縮桿的一端設有螺母，螺釘的另一側設有制動器，齒輪三通過連接桿連接，連接桿靠近齒輪三的一側設有離合器，伸縮桿的另一端設有電火花點火器，外殼的側壁上設有磁性定位器。

24、本發明的有益效果如下：

25、1.?本發明通過設置引爆裝置，實現了在頁巖儲層或廢棄礦井采空區內爆燃，一方面有效的擴展裂縫，形成裂紋交匯、分叉甚至更為復雜的裂紋網絡，實現兩井筒的有效連接；另一方面保護了套管內的傳感器等設備不受爆炸影響，保證其工作效率和數據的準確性。

26、2.?雙抽采孔的設置，在抽采甲烷后利用抽采孔的抽采負壓把助燃劑抽入裂隙當中，且兩孔聯通，抽采孔端抽氣時可有效的將另一孔段的助燃劑分布在裂隙中，有助于與助燃劑的混合。

27、3.?邁步式開采，前一助燃劑輸入孔作為后一階段的甲烷抽采孔，對所打鉆井進行了充分利用，也對工作區域進行合理規劃與開采。