[发明专利]一种利用煤层气井对煤层底板隔水层薄弱区带修补方法

说明书

本发明属于煤与煤层气资源共采技术领域，为了充分利用对拟开采煤层底板隔水层软弱区带进行注浆加固修补，本发明提供了一种利用煤层气井对煤层底板隔水层薄弱区带修补方法，该方法是利用废弃煤层气井来加固煤层底板隔水层，先通过在废弃煤层气井底部钻进形成煤层气井向下延伸段的延伸注浆修补段钻孔；然后通过延伸注浆修补段钻孔进行高压注浆，充填煤层底板隔水层内的导水裂隙，使煤层底板薄弱隔水层强度得到加固，导水裂隙封闭，切断水源补给通道，降低煤层底板突水的可能性。

技术领域

本发明属于煤与煤层气资源共采技术领域，具体涉及一种利用煤层气井对煤层底板隔水层薄弱区带修补方法。

背景技术

随着煤层气开发规模的扩大，煤层气开发对未来煤炭开采的影响日渐凸显，如地面煤层气抽采钻井遗留套管，不利于煤炭开采；地面钻井及水力压裂等增透措施破坏了煤层顶底板条件，易沟通含水层，给未来煤炭开采带来安全隐患等。煤层气开发直井一般都在煤层底板下40-50m完井，煤层气钻井对煤层底板有扰动破坏的作用，而在煤层气排采之后，煤炭的采动效应造成了底板的二次破坏。若煤层到含水层之间层间距小，则在煤层气开发后煤炭开采存在底板突水危险性。

如在山西沁水盆地南部晋城矿区成庄井田，煤层气钻井一般下到石炭系太原组15#煤下部40m-50m左右。根据地质资料，该区奥灰含水层水位标高为454.70m~535m；而煤层开采标高为420~730m之间，奥灰含水层的水位要高出各煤层底板0~112m。在这种情况下，煤层气钻井有导通奥灰水的可能。目前，山西蓝焰煤层气公司已在晋城矿区成庄矿范围内施工煤层气井260余口，该区煤层气开发均采用联层开采方式，即3#、9#、15#煤同时开采煤层气。生产实践表明，某些井液面迟迟不能下降，一直维持在3#煤层上面，液面降低困难，有可能与煤层底部奥陶系灰岩含水层水形成了沟通，在煤层气开发后煤炭开采过程中有可能存在突水隐患。

因此，充分利用既有的煤层气井，针对煤层底板隔水层的薄弱区进行加固修补，不仅可以降低生产成本，还可以有效地预防底板突水，显著提升未来煤炭开采的安全保障能力。

发明内容

本发明要解决的关键技术问题是：

（1）如何充分利用现有的废弃的煤层气井，对拟开采煤层底板隔水层软弱区带进行注浆加固修补。显然，对煤层底板隔水层带进行注浆强化处理，它能够增加煤层底板构造破碎区和弱隔水层带的岩层强度，降低采动矿压和承压水压对底板隔水层的破坏，达到安全生产的目的。通常情况下，工程上常采用井下钻孔注浆加固和地面钻孔注浆加固，其中井下底板注浆加固技术采用回旋钻进，开孔倾角一定，成孔也为直孔，孔迹不容易控制，注浆段比较短，注浆效果不是很好，钻孔利用率也比较低，而且井下设立临时注浆站比较耗费人力物力，机械化程度也不高。地面钻孔注浆，相对来说工作环境较好，工作效率大大提高，但将会显著增高钻孔工程费用和延长工期。因此，充分利用煤层气井进行注浆，将会减少钻孔费用，提高注浆效率和质量，发挥煤层气井的多功能性，实现煤层气井的高利用率。

（2）利用煤层气井对煤层底板4隔水层薄弱区带进行注浆加固修补的范围与质量控制技术。煤层气井是针对煤层气资源的分布特点开凿的钻井，其井位间距和布局不能覆盖煤层底板隔水层薄弱区，因此本发明需要在煤层气井钻孔延伸段16、注浆压力、注浆材料等方面采取措施，严格控制注浆加固修补的范围与质量，最大限度修补增强煤层底板4的强度，降低煤层底板4岩体的导水率。

本发明的具体采用如下技术方案：

一种利用煤层气井对煤层底板隔水层薄弱区带修补方法，该方法是利用废弃煤层气井来加固煤层底板隔水层，先通过在废弃煤层气井底部钻进形成煤层气井向下延伸段的延伸注浆修补段钻孔；然后通过延伸注浆修补段钻孔进行高压注浆，充填煤层底板隔水层内的导水裂隙，使煤层底板薄弱隔水层强度得到加固，导水裂隙封闭，切断水源补给通道，降低煤层底板突水的可能性。

具体施工工艺如下：

1）选取煤层气井，钻机及施工材料准备；