专题讲演

图4-14 地面煤与瓦斯协调开采示意图

煤与瓦斯协调开采技术体系

图4-15 井下煤与瓦斯协调开采示意图

地面钻井抽放 采动卸压抽放 煤层开采 未采层抽放 采空区抽放 岩层移动 形 成采动裂隙 围岩抽 放 煤层气 本煤层 瓦斯卸压 邻近层 瓦斯卸压 上覆远距离煤层 瓦斯卸压 废弃采空区聚积 瓦斯卸压 地面钻井抽放 井下钻孔及巷道抽放 卸压瓦斯开采 提高瓦斯采出率；降低矿井瓦斯涌出量； 降低矿井通风成本；消除瓦斯事故 煤层气综合利用，消除大气污染 图4-16 煤与瓦斯协调开采技术体系

9

祁猛 我国煤层赋存特点及抽采技术研究

五、地面钻井瓦斯抽采技术

煤层气地面开采技术主要包括钻井、完井、采气和地面集气处理生产系统。有两种开采情况，一是在没有采煤作业的煤田内开采煤层气，对于渗透率低的煤层需要采取煤层压裂增产措施；二是在生产矿区内开采煤层气，由于采煤时引起上覆煤层和岩层下沉和断裂，采空区上方岩石冒落，压力释放，透气性增加，瓦斯大量解吸并聚集于采空区，抽气容易。图4-22为晋城寺河矿井地面瓦斯抽采系统，图4-23为某矿区地面瓦斯抽采钻井现场。

图4-22 晋城寺河矿井地面瓦斯抽采系图4-23 某矿区地面瓦斯抽采钻井现

统

5．1钻井技术

常用的钻井技术有普通回转和冲击回转两种钻探技术。冲击回转技术利用空气或空气泡沫作为循环介质来钻进煤层气井，普通回转钻进使用泥浆作为循环介质来钻进煤层气井。在钻进时几乎没有地层水涌入钻井时，空气循环不仅可以有效地清除钻屑，而且可以排除产出水。图4-24表明了普通回转钻探技术与冲击回转钻探技术的区别。

场

10

专题讲演

图4-24 普通回转钻进和冲击回转钻进技术对比图

5. 2 完井技术

煤层气井完井技术指煤层气井与煤层的连通方式，以及为实现特定连通方式所采用的井身结构、井口装置和有关的技术措施。在选择煤层气井的完井方法时应最大限度地保护煤层，防止对目标煤层造成伤害，减少煤层气流入井筒的阻力。

(1) 裸眼完井和下套管完井

目前，常用的完井方法有裸眼完井和下套管完井，如图4-25所示。 裸眼完井是指钻井至目标煤层后，下套管只下至煤层顶部，而使煤层裸露。裸眼完井最常用的两种技术是：

① 钻井钻至目标煤层总深度，用地层封隔器引靴下套管，使套管靴定位于目标煤层之上0.6m～3m处，用水泥固井，然后钻掉封隔器引靴，使煤层裸露。

② 钻井钻至目标煤层上方0.6～3m处，下套管和浮靴，用水泥固井，然后钻开煤层，使煤层裸露。

(2) 复合完井增产技术

洞穴完井是一种特殊裸眼完井技术，其地层条件有很大的局限性，主要适用于高渗透、高压、中等厚度、机械强度相对低的单煤层。对于多煤层，可以利用洞穴完井和射孔完井各自的优势，将洞穴完井技术和压裂技术结合起来，形成复合完井，如图4-26所示，即上部煤层采用射孔完井，再进行压裂增产作业，下

11

祁猛 我国煤层赋存特点及抽采技术研究

部煤层采用洞穴完井。

图4-25 两种煤层气井完井技术对比图

图4-26 复合完井示意图

(3) 定向羽状水平井技术

定向羽状水平井技术是集钻井、完井和增产措施于一体。由于定向羽状井剖面图与树叶和羽毛相似，故称为羽状井，如图4-27所示。定向羽状水平井技术适合于开采低渗透储层的煤层气，其增产机理在于分支水平井在煤层形成相互连通的网络，最大限度地沟通煤层裂隙和割理系统，大大降低了煤层裂隙内流体的

12