地面钻井抽采瓦斯技术的发展方向.pdf

2006第六届国际煤层气研讨会 地面钻井抽采瓦斯技术的发展方向 周德昶 (淮南矿业集团瓦斯管理研究院，安徽，淮南232001) 摘要：瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要矛盾，采用地面钻井抽采瓦斯，是瓦斯治理 和煤层气开发的一种有效手段。淮南矿区在松软低透气性的煤层赋存条件下，通过瓦斯 治理与采矿技术相结合，通过多年实践，基本探索出了地面钻井抽采瓦斯技术的发展方 向，其有关成熟做法对类似地质条件矿区具有借鉴意义。 关键词：地面钻井；卸压抽采；钻井结构 1 前言 瓦斯俗称煤层气，其主要成分是甲烷，是一种煤化过程中形成的、并赋存在煤层或 其邻近层中以甲烷为主的混合气体，由于瓦斯能发生爆炸、突出、燃烧等，是煤矿开采 的严重有害气体。据统汁，煤矿瓦斯事故造成的伤亡占到特大事故伤亡人数的90％，瓦 斯始终是煤矿安全的最大威胁，已成为制约煤矿安全生产的主要矛盾。因此，瓦斯治理 工作备受关注和重视。由于煤矿井下瓦斯抽采与开采活动密切相关，受空间、时间限制 和采掘接替的影响，人们开始寻求地面瓦斯治理措施，地面钻井抽采瓦斯就是一种有效 的瓦斯治理方法。另一方面，瓦斯(煤层气)也是一种优质、高效、洁净的非常规天然 气资源，其燃烧热值可达8500大卡，勘探、开发煤层气是补充或接替天然气资源最有 前景和最为现实的途径之一。地面钻井可兼作煤层气开发井而用于煤层气开发之中。因 此，采用地面钻井抽采瓦斯，不仅有助于煤矿安全生产，而且可以增加新的洁净能源， 改善能源结构，减少温室气体的排放，保护大气环境，是一举三得的好事，对提高社会、 经济、环境效益都具有重大的现实意义。 2 国内外现状及存在的问题 目前世界上主要产煤国对煤层甲烷的资源化开发利用程度较高，主要方法是地面钻 井开采。美国自20世纪70年代初首先利用地面钻井的方法开发煤层气资源获得成功， 至2004年，煤层气产量达500亿m3；加拿大瓦斯储量资源占世界第二位，但地面钻井 仍处于勘探试验阶段；澳大利亚目前广泛应用地面采空区垂直钻孔抽采技术，单井最大 发鲁尔煤田的煤层气；英国1992年开始在曼彻斯特附近从地而钻瓦斯开发井，接着又 在威尔士钻井，但英国煤层渗透率低，目前正研究低渗透率瓦斯开发技术。 131 !!!!!!!!堕!!!!!!!!!型!鳖!!＆!!曼曼凹!曼堂型!!曼!!!! 我国瓦斯资源量居世界第三，约35亿In3，现地面钻井抽采瓦斯的开发仍处于勘探 试验阶段。在20世纪70年代，为了解决煤矿瓦斯灾害问题，曾在白沙、抚顺、焦作、 阳泉等矿区打了40多个地面钻孔，并实施钻孔水力压裂等措施抽放瓦斯，取得了一些 经验，但产气效果不理想，抽气成本太高。1992年，联合国开发计划署资助我国开发煤 层气，同时在开滦、铁法、松藻进行示范性地面和井下开发煤层气试验。铁法试验了3 个地面钻孔抽采空区瓦斯，两年半时间内，共产气307．55万m3。晋城矿区煤层裂隙发 育、渗透性好、可抽采性好，从1995年开始进行地面煤层气开发，通过地面钻孔抽采 地下煤层气，目前已形成规模，并实现了商业化产销用体系。 地面钻井抽采瓦斯技术，虽在国内外已作过研究和试验，但主要针对煤层赋存稳定、 渗透性好的煤层进行，少数低透气性煤层矿区也曾配合水力压裂等措施进行了地面钻井 抽采瓦斯，取得了一些经验，但产气效果不理想，抽气成本太高。目前在国内外尚没有 在松软低透煤层成功进行地面钻井抽采瓦斯的实践。淮南矿区在煤层复杂特困条件下进 行了地面钻井的实践工作，进行了地面钻井抽采采动区、采空区瓦斯，取得了一些成果， 成熟了一些做法，为地面钻井抽采瓦斯技术的发展探索出了方向。 3淮南矿区地面钻井瓦斯抽采实践 3．1矿区概况 淮南矿区现有9对生产矿井，全为突出矿井，矿区煤层具有地质构造复杂、煤层松 几年随着生产规模的扩大，矿区瓦斯涌出量平均每年以lOOm3／min的幅度递增，预计到 2008年矿区绝对瓦斯涌出量将达1200m3／min。 淮南矿区历史上是全行业瓦斯事故重灾区，由于瓦斯治理手段落后，1997年以前， 淮南矿区瓦斯抽采量一直徘徊在500万m3／a上下。1997年以后，随着瓦斯抽采方法的 率达43％，初步实现了煤与瓦斯共采。 3．2地面钻井抽采情况