[发明专利]一种协同抽采刀柱式老空区及下煤层煤层气的方法

权利要求书

1.一种协同抽采刀柱式老空区及下煤层煤层气的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）根据矿井采掘情况、煤层柱状图以及井上下对照图已有地质采掘资料初步确定井下上部煤层已开挖的刀柱式开采老空区参数以及下部煤层与上部老空区之间的距离；所述老空区参数包括柱采区域的范围、数目以及煤柱数目、大小、分布大体位置；

2）综合运用物理勘探手段结合已有地质、采掘资料对已开挖的老空区进行现场勘测，获得下部煤层与上部老空区的实际距离D，并对上部刀柱式开采形成的老空区的柱采区域和煤柱从左到右分别依次进行编号；

3)获得上部煤层刀柱式老空区每个柱采区域开采所引起的底板破坏深度，并依据每个柱采区域对应的编号对底板破坏深度依次分别编号为d₁,…d_n；

4）取底板破坏深度d₁,…d_n中的最小值d_i，若D≦d_i，则由地面向上部老空区底板和下部煤层顶板之间的中间岩层处施工水平井；若D﹥d_i时，则由地面向上部老空区底板破坏深度最小值处施工水平井；

水平井由井下向地面延伸处依次分为水平井水平段、造斜段、水平井垂直段以及水平井地面端，其中水平井地面端连接四通分为三条支路：抽采管、压裂管、注流管，抽采管一侧支路连有阀门Ⅰ，注流管一侧支路连有阀门Ⅱ，压裂管一侧支路连有阀门Ⅴ，水平井近地面端进行密封，地面设有密封装置；

5）打开阀门Ⅰ由抽采管对水平井进行第一次煤层气抽采，记录此时单位时间内煤层气抽采量Q₁；

6）当单位时间内煤层气抽采量下降至Q₁的20%~40%时，降低抽采压力继续进行煤层气抽采，当单位时间内煤层气抽采量再次下降至Q₁的20%~40%时，再次降低抽采压力进行煤层气抽采，循环上述降压抽采过程，直至抽采压力降低至比大气压低80~100kpa；

7）当单位时间内煤层气抽采量下降至Q₁的10%时，关闭阀门Ⅰ，打开阀门Ⅱ由注流管向水平井内注入温度为32~50℃、压力为8~12MPa的超临界CO₂ 8~36小时，之后关闭地面上阀门Ⅱ，静待12~48小时，之后再次打开阀门Ⅰ进行煤层气抽采；

8）当单位时间内煤层气抽采量再次下降至原始抽采量Q₁的20%以下时，关闭阀门Ⅰ，打开阀门Ⅴ，由水平井井口的压裂管下放分段压裂设备，对水平井水平段与下部煤层之间的层间岩层以及下部煤层实施定向压裂；

9）自老空区另一侧边界煤柱处施工一口排采直井，所述排采直井与水平井水平段连通；对再次压裂后的水平井以及排采直井进行清洗，并在排采直井中设置排采设备，排采设备由井下到地面部分依次设有抽油泵、抽油管，抽油管内设有抽油杆，地面设置的抽油机通过抽油杆驱动抽油泵对排采直井内的水进行排采；抽油管地面端连接排水管，排采直井近地面端进行密封，在排水管下方设有抽气管，其中抽油管、排水管排水，抽气管进行煤层气抽采；

排采直井地面端设有抽气管、排水管，抽气管上设有阀门Ⅲ，排水管上设有阀门Ⅳ，打开阀门Ⅲ、阀门Ⅳ，同时关闭阀门Ⅰ和阀门Ⅱ，由地面抽油机通过抽油杆带动抽油泵工作，对排采直井进行排水并抽采煤层气，记录排采中单位时间煤层气最大抽采量Q₂；

10）当单位时间内煤层气抽采量下降至Q₂的20%以下时，关闭阀门Ⅲ、阀门Ⅳ，打开阀门Ⅱ由注流管向水平井内注入温度为32~50℃、压力为8~12MPa的超临界CO₂8~36小时，之后关闭地面上阀门Ⅱ，静待12~48小时，之后再次打开阀门Ⅲ、阀门Ⅳ进行煤层气排采；

11）当单位时间内煤层气抽采量下降至Q₂的10%以下时，停止煤层气抽采。

2.根据权利要求1所述的协同抽采刀柱式老空区及下煤层煤层气的方法，其特征在于：上部老空区的底板破坏深度的确定，需要运用现场实测、工程实践经验拟合公式、实验室数值模拟、相似模拟的方式中的任一种或者四种方法相结合来确定，确定破坏深度时取上述方法获得的最小值作为参考值。