河南地面区域瓦斯治理方式实践探索

进入“十二五”以来，尤其是2011年底开始，河南省煤层气开发利用有限公司在总结分析以前所做工程经验教训的基础上、积极调查分析河南高瓦斯矿区煤层赋存情况，针对煤层低压、低渗、低饱和、低临储比、高破坏等特性，吸收国内外的成功经验，立足煤矿瓦斯治理，分别尝试多种开发方式的组合，得到了平煤集团、河南能化的大力支持，在平顶山矿区、焦作矿区、鹤壁矿区、义马－新安矿区进行地面区域瓦斯治理试验工程，以期走出一条适合河南省煤储层地质条件的区域瓦斯治理的途径。

一、平顶山十三矿直井地面区域抽采瓦斯治理

2010年～2015年，由平煤出资，河南省煤层气公司、科工集团西安煤科院、煌龙公司，分别在平顶山矿区首山矿、十三矿分别施工了24口垂直井，及1组水平对接井，其中：首山矿11口直井（含煌龙公司施工2口），十三矿13口直井，另在2口立井的基础上改造了1组水平对接井（钻井工程联通，未进行储层改造，无效果）。

河南省煤层气公司在平顶山中煤级松软低渗欠压煤储层的活性水氮气辅助压裂增产技术试验获得了成功。试验井SS－009井2013年11月开始产气，最高日产量达到1708m3／t，2015年底产气稳定在500 m3／t左右，连续540天累计产气50万方，在平顶山矿区突破了地面煤层气井的高产纪录，实现了河南煤层气开发历史的高产纪录，打破了传统上松软低渗储层无法实现煤层气高产的认识禁区，对试验区己15－17组煤层的瓦斯压力的降低、地应力的改善及煤体强度的改善十分显著，这些工艺技术的突破，通过了河南省科技成果鉴定，专家一致认为：该技术达到国际领先水平，为中高阶构造软煤煤层气产业发展提供了技术支撑，在区域瓦斯综合治理上探索了一条适合平顶山煤层地质条件的路径。

（一）煤层瓦斯赋存特征

平顶山十三矿井田内煤系地层自下而上为石炭上统太原群、二迭系下统山西组、下石盒子组和二迭系上统上石盒子组，总厚750m，分9个煤组，含煤76层，煤层总厚12.9m，含煤系数1.72%。己15－17，戊10，乙2下煤层是井田内的主要可采煤层，庚20、己16、戊2、丙5煤层局部可采，其它煤层不可采或局部可采，如表6－1所示。

表6－1　平煤股份十三矿煤层赋存状态表

二1煤层（己15－17或己16－17）为低灰、特低硫煤，煤呈黑～灰黑色，玻璃～强玻璃光泽，以粉状煤为主，粒状煤次之，硬度小，易碎，偶含黄铁矿结核；煤质牌号为焦煤～瘦煤，低至中灰，特低硫，发热量高，原煤难选，煤的主要用途为动力用煤。

煤体结构类型属于碎粒煤～糜棱煤，在平顶山十三矿11081机巷、12051风巷和13081机巷采样，由河南理工大学进行煤体结构判断，大部分属于Ⅱ～Ⅲ类破坏煤。

根据井下实测数据显示，在十三矿二1煤层煤层气（瓦斯）含量在己三采区（深部区域，埋深在750m以下）瓦斯含量测试，测试结果远较过去浅部实测瓦斯含量高。实测原煤瓦斯含量高达25 m3／t，可燃基瓦斯含量最高达29 m3／t，接近于饱和吸附量。

从平顶山十三矿等温吸附实验结果来看，二1煤层含气饱和度为72%，临界解析压力2.66MPa，储层压力6.1MPa，最大吸附量22.75m3／t，且吸附量有随着埋深增加而增大的趋势。SS参－001、SS参－002和SS参－003井测的渗透率分别为0.211mD、0.0193mD和1.82×10－3mD，都小于1mD，属于低渗透储层；必须采用储层改造的方式进行导通煤层裂隙和割理，扩大煤层卸压范围，提高煤层气渗透率。

平顶山地区二1煤储层温度一般在38～41℃之间，属于高温储层地区，而温度对煤吸附能力的影响是不利的，在中高阶煤中，随着温度的升高煤的吸附能力减小，在相同压力下吸附气体的量也越少，但是高温储层地区有利于煤层气（瓦斯）的正压解析，即有利于在地面通过采用储层改造的方式进行扩大煤层卸压范围，提高煤储层渗透率，提高气井的单井产量。

（二）井网部署与矿井采掘接替结合

按照平顶山十三矿井采掘工程的要求，地面区域抽采瓦斯井集中部署在己三采区及13031工作面附近，采用直井井型结合矿井采掘工程网状部署了15口直井。储层改造根据井位与井下采掘工程的安全要求采用了侧钻径向水力喷射技术进行储层改造、活性水携砂压裂及活性水携砂氮气辅助压裂三种不同增产工艺，探索高煤阶、构造软煤及高地温区排采规律研究。目标是实现治理区域的“瓦斯消突”。井位布置如图6－4所示。

图6－4　井位布置示意图

区域一：储层改造采用侧钻径向水力喷射

SS－001、SS参－001、SS穴－001布置在己三采13031工作面中，而SS－003、SS穴－002离13031工作面较近，见井位布置图6－5。根据十三矿己三采区采掘部署、煤层产状和地质构造分布情况，结合平煤集团煤矿瓦斯综合治理工程十三矿地面井储层改造方案专家论证意见以及十三矿矿方意见，同时考虑井下安全生产，对该5口井采用定向侧钻径向水力喷射技术进行。

5口井施工参数基本达到设计要求。定向侧钻径向水力喷射施工相对于水力压裂，规模小，排量小，影响范围有限，效果不理想。

区域二：SS－002井、SS－004井和SS－005井分布如图6－6所示，SS－004井压裂施工过程中，SS－002井井口压力有明显波动；SS－002井压裂时，SS－005井和SS－004井井口压力都存在上升的现象（见图6－6），以上现象表明这三口井在压裂过程中形成了井间裂缝网络，大大提高了煤储层的渗透性，为后期排采提供了有利条件。三口井相互距离：SS－002井距离SS－004井172m，SS－002井距离SS－005井235m，SS－002井距离SS－005井238m，通过后期地面排采抽采，各井均产气，实际产气效果好，预计能够解放煤量约176万吨。

区域三：F19和F20断层之间发育的地堑内（见图6－7），处于一个封闭圈内，有利于瓦斯的保存。SS－009井位于该区域深部，储层改造采用活性水携砂氮气伴注压裂，高能量的液氮势必有利于扩大压裂的影响范围，该井2013年11月开始产气，最高日产量达到1708m3／t，取得了很好的效果。

区域四：F19断层以西（见图6－8）　SS参－002井、SS－006井、SS－007井和SS－008井位于F19断层以西。SS－006井离己三采区13031工作面较近，由于压裂施工区域属于受采动影响的卸压带，故采用小排量、低压力和少液量的方式进行施工；SS参－002井施工过程中施工压力一直对排量不敏感，究其原因在于：SS参－002井距离F19断层较近（116m），附近伴生小断层比较发育，造成压裂液漏失严重；SS－007井在压裂施工过程中和己三采区轨道下山底板沟通。

图6－5　口水力径向喷射示意图

图6－6　区域二井位示意图

图6－7　区域三井位示意图

（三）地面井抽采取得的成果

平顶山十三矿井地面抽采井的中煤级松软低渗欠压煤储层的活性水氮气辅助压裂增产技术试验获得了成功。试验井SS－009井2013年11月开始产气，最高日产量达到1708m3／t，2015年底产气稳定在500 m3／t左右，连续540天累计产气50万方，在平顶山矿区突破了地面煤层气井的高产纪录，实现了河南煤层气开发历史的高产纪录，打破了传统上松软低渗储层无法实现煤层气高产的认识禁区，对试验区己15－17组煤层的瓦斯压力的降低、地应力的改善及煤体强度的改善十分显著，在区域瓦斯综合治理上探索了一条适合平顶山煤层地质条件的路径。

二、焦作矿区区域抽采瓦斯治理

焦作矿区处于太行山南麓，断裂构造发育且复杂，水文地质条件复杂，主要含水层高水头、水量大（20～50m3／min）；矿区内煤与瓦斯突出矿井占80%以上，瓦斯含量最高可达34m3／t以上。上世纪80年代以来，焦作矿区前期施工地面煤层气59口煤层气井（直井56口，3组水平井），部分直井取得一定气量，但不能持续稳定产气，最终都以不能持续稳定产气而告终。

图6－8　区域四井位示意图

2011年至今，河南省煤层气公司结合焦煤集团的区域瓦斯治理工作，选择了九里山矿及古汉山矿两个高突矿井为重点，在九里山矿16采区东翼准备区施工5口地面强力抽采直井、16采区西翼采动区实施2口地面加密直井和古汉山矿16采区东翼规划区实施3口直井，采用小井网部署，常规水力携砂压裂和“一区一案、一井一策”压裂、排采方法，实现了构造煤发育区煤矿采动区、准备区及规划区煤层气地面抽采，实施了10口试验井，有9口井实现了群井连续稳产，单井日均产气达到500m3，实现了井间干扰、群井持续稳定产气。为逐步实现煤矿瓦斯治理三个改善“改善瓦斯压力、改善地应力、改善煤体强度”开辟了路径。焦作矿区的地面煤层气（瓦斯）成果，通过了河南省科技成果鉴定，专家一致认为：研究成果在构造煤发育区煤层气地面抽采领域达到国际领先水平。探索出了一条适合焦作矿区的地面煤层气抽采工艺及井上下结合区域瓦斯治理的路径。

（一）煤层瓦斯赋存特征

九里山－古汉山煤层厚度为0.30～12.69m，平均厚度5.47m。在垂向上，二1煤层中部为中半亮型煤，条带结构完整，内生裂隙发育；二1煤顶部及底部为粉末状、鳞片状构造煤，厚达0.5～1.5m。

矿区实测含气量最高达38.88 m3／t，平均为16.41 m3／t，煤层气含量在断块内由浅部向深部有逐渐增高的趋势。九里山矿单井实测含气量13.91 m3／t；古汉山矿单井实测含气量17.48 m3／t；二1煤的孔隙率一般为7%－12%，平均为9.8%；九里山试井测试二1煤层渗透率为0.02×10－3um2，渗透率较低；九里山矿区单井实测储层压力为0.46Mpa，二1煤层储层压力梯度为0.989MPa／100m，基本上为正常的静水压力梯度（1MPa／100m）。

九里山JLSQ－5井渗透率为0.02×10－3um2，矿井下取样：小马村矿渗透率为0.00385×10－3um2，朱村矿渗透率为0.09－0.125×10－3um2，中马村井田渗透率为0.001×10－3um2，经水力压裂处理后，渗透率可达0.7616×10－3um2，提高1－2个数量级。

（二）井网部署与矿井采掘接替结合

本次项目实施的10口地面煤层气井全部以直井为主要井型，布井间距为180×120m。地面煤层气直井选取二开结构：一开：Φ311.1 mm钻头钻至基岩下10m，下入Φ244.5 mm套管，固井水泥返至地面；二开：Φ215.9 mm钻头钻至煤层下60m完钻，下入φ139.7 mm套管，固井水泥返至煤层上200m。

1.古汉山矿采动区

古汉山矿16采区（原位村矿范围），是古汉山矿的重点生产及接替采区。2008年焦作中裕煤层气公司在古汉山矿16采区西翼实施了6口煤层气地面直井，井间距较大，GM试－002，GM试－008，GM试－009均有一定的产气量，其他井没有产气。在本次布井中，利用原有井网部署范围内实施了2口加密井（GM－001、GM－002），覆盖古汉山矿16采区西翼三个工作面区段，有效控制地质储量约282万吨。结合井上下瓦斯区域治理，加快井下瓦斯抽采时间，矿井采掘规划与地面煤层气井井网部署如图6－9所示。

图6－9　古汉山矿采动区井网部署图

2.九里山矿准备区

3.九里山矿16采区是九里山矿的重要接替采区，也是该矿井瓦斯含量最高区域。东翼为矿井3－5年规划工作面，在规划工作面内布置5口强力抽采井，呈梅花形部署，井间距为180×150m。覆盖九里山矿16采区东翼两个工作面区段，影响地质储量约182万吨，矿井采掘规划与地面煤层气井井网部署如图6－10所示。

（三）地面井抽采取得的成果

通过焦作矿区地面抽采井工程总体设计、钻井工程、测试分析和排采工程等一系列工程技术研究，形成了一套适合焦作矿区的瓦斯地面钻井抽采工程技术体系。主要成果在九里山、古汉山地面抽采井网的小井网部署、常规携砂水力压裂及“一井一策”的排采技术；工作区域瓦斯压力显著稳定降低，地应力得到了改善，煤体强度得到了改善，“三个改善”；在地面压裂抽采工作区井下瓦斯抽采量及抽采瓦斯浓度大幅度提高，缩短了井下抽采达标时间，为煤矿安全生产带来了直接经济效益。为低渗煤层矿井瓦斯综合治理探索新的途径和方法，为该类型突出矿井瓦斯治理提供了技术支撑。

图6－10　九里山矿准备区井网部署图

成果一：小井网部署、常规携砂水力压裂及“一井一策”的排采技术

排采过程中相邻几口井的压降漏斗最终叠加在一起出现井间干扰现象，在井间干扰的范围内煤层气（瓦斯）的解析实现了降压解吸—扩散—渗流的过程。排采初期几口井迅速产生井间叠加现象，压降明显，排采末期整个区块压降处于深凹陷状态，说明井密度大加剧了压降幅度。如图6－11：

图6－11　九里山地面抽采井空间排采储层压降图

古汉山矿16采区西翼实施的2口加密井，缩短了原有井网间距，井间干扰增强，同时受附近回采工作面的采动影响，单井日产气量大幅增大。GM－002井日产气量最大670m3，持续稳定产气20个月，累计产气30万m3，

九里山矿16采区东翼规划工作面内布置了5口强力抽采井，通过2年的持续稳定抽采，形成井间干扰，降压漏斗逐渐扩大，实现群井产气。随着工作面底抽巷掘进，卸压效果明显，地面井表现出排水量减小，产气量提高。JLSQ－4井日产气量突破400m3，2口井日产气量突破200m3，实现了群井持续稳定产气。

成果二：实现煤储层区域“三个改善”工作区域瓦斯压力显著稳定降低，地应力得到了改善，煤体强度得到了改善。

工作区域瓦斯压力显著稳定降低。抽采前古汉山矿瓦斯压力为1.15—1.69 MPa，九里山矿瓦斯压力为0.76—1.05 MPa，均有突出危险，地面抽采后，目前古汉山采动区、九里山准备区的瓦斯压力稳定在0.35 MPa以下，改善了井下瓦斯突出的压力。

工作区域地应力得到了改善，压裂过程实施了大排量、定排量的压裂工艺，这是在井下瓦斯治理工作不可能做到的。持续排采后有利于泄压面的扩大及地应力的改善，从而改善了瓦斯突出的地应力源。

工作区域煤体强度得到了改善，煤层气（瓦斯）通过地面抽采降压解吸—扩散—渗流的过程中，也是煤体收缩强度增强的过程，从而增强了煤体抵御瓦斯突出的强度，提高了煤矿商品的块煤率。

成果三：在地面压裂抽采工作区井下瓦斯抽采量及抽采瓦斯浓度大幅度提高，缩短了井下抽采达标时间

通过地面煤层气（瓦斯）的抽采，古汉山矿16采区明显提高了工作面抽采速度，同时于2012年4月开始开拓底抽巷的16021及16031工作面对比，16021工作面位于地面抽采井网下方，16031工作面地面无地面抽采井，16021工作面在“三个改善”的影响下，井下瓦斯抽采量及抽采瓦斯浓度大幅度提高，37个月实现了井下瓦斯抽采达标，16031工作面尚未达标，从而缩短了井下抽采达标时间，煤矿安全效益和社会效益显著。

三、鹤壁六矿区域抽采瓦斯治理

鹤壁矿区处于太行山东南麓，受燕山期等多期构造运动的叠加及新华夏系构造控制，总体为地层走向近NS、倾向近90°的单斜构造，断裂构造发育且复杂，水文地质条件较复杂；随着开采深度的加大，矿区内煤与瓦斯突出矿井占80%以上。2000年以来，安阳贞元集团与鹤煤集团、鑫龙集团合作施工的4口煤层气试验井，河南能化与中石油合作施工的1口煤层气试验井，共计4口煤层气试验直井部分直井取得一定气量，但不能持续稳定产气，最终都以不能持续稳定产气而告终。

2011年底，河南省煤层气开发利用有限公司根据鹤煤六矿采掘接替要求及矿井瓦斯赋存状况及煤储层特征，在该矿214采区深部设计部署三组水平U型井（一口水平井与一口立井对接贯通叫一口U型井）。首次将美国页岩气开发的水平井水力喷射分段压裂技术，运用于我省煤层气地面区域瓦斯综合治理中。第一组HB01水平对接井2012年6月开始产气以来最高日产量达到1341 m3／d，至2015年底连续稳定产气，比煤矿井下钻孔抽采时间延长了67倍；HB02－1、HB02－2最高产气量已超过3000 m3／d，取得了三组水平对接井全部连续稳定产气。这些工艺技术的突破，通过了河南省科技成果鉴定，专家一致认为：该技术达到国际领先水平，为中高阶构造软煤煤层气产业发展提供了技术支撑。为河南省复杂矿区煤矿瓦斯区域综合治理、实现井下条带消突奠定了基础。

（一）煤层瓦斯赋存特征(www.xing528.com)

二1煤为黑色，条痕黑色～黑灰色，以碎块状为主，局部为粉状、块状煤呈强玻璃光泽，以亮煤为主，见有镜煤和暗煤，具均一状和条带状结构，属半光亮型。

二1煤瓦斯甲烷含量10.64～27.66mL／g，矿区内石炭二叠系煤储层压力梯度为0.45～0.86MPa／hm，属于欠压地层。梯度小于正常的静水压力，煤储层压力较低，表明煤层的能量较低，对煤层气的地面开采有一定的影响，需要较长时间的排水降压，对后期排水采气有一定的影响。

根据矿井在3001底抽巷10号、5号钻场各布置了一个孔，进行二1煤煤层透气性计算基础参数测定，煤体渗透率在0.03～0.05Md之间。井田煤层在形成后遭受后期构造破坏而使储层渗透性变差，渗透率普遍较低。

（二）地面水平井工程部署

根据鹤煤六矿采掘接替要求及矿井瓦斯赋存状况及煤储层特征，在该矿214采区深部设计部署三组水平U型井，2012年第一组HB01井施工水平井实现软煤煤层段水平钻进817m，钻遇率超过90%；2013年HB02－1、HB02－2两组分别实现软煤煤层段水平钻进627m，781m。矿井采掘规划与地面煤层气井井网部署如图6－12。

图6－12　鹤壁六矿水平井部署图

（三）地面井抽采取得的成果

鹤壁六矿低渗低压复合突出软煤层水平井钻进工艺；远端井精确对接技术；水平段钢套管置入技术；钢套管射穿及分段体积压裂技术；水力喷射均匀卸压技术；智能控制精细化控粉排采技术等。通过工程总体设计、钻井工程、测试分析和排采工程等一系列工程技术研究，形成一套适合鹤煤六矿的瓦斯地面钻井抽采工程技术体系，为低渗煤层矿井瓦斯综合治理探索新的途径和方法，为该类型突出矿井瓦斯治理提供了技术支撑。

成果一：在以碎裂煤—碎粒煤为主的煤储层实现长距离水平钻进，远端井精确对接技术获得成功，如图6－13所示。

鹤壁六矿第一组HB01水平井实现软煤煤层段水平钻进817m，钻遇率超过90%。HB02－1、HB02－2两组分别实现软煤煤层段水平钻进627m，781m。水平对接井完成在以碎裂煤—碎粒煤为主的煤储层实现长距离水平钻进成功在矿井同类本煤层中是无法实现的。

图6－13　鹤壁水平井3D示意图

成果二：水平井水力喷射分段压裂储层改造均匀条带卸压技术获得了成功。如图6－14。

鹤壁六矿水平井水力喷射压裂是一种可在单井中选择裂缝位置并产生多个裂缝的增产作业方式，是我国采用页岩气的成熟技术首次在煤矿瓦斯治理中的应用。三组水平井在套管完井的基础上，第一组HB01水平井在水平煤层段分了5段水力喷射压裂，HB02－1、HB02－2两组水平井分别在水平煤层段分了11段水力喷射压裂，是一项不同于传统压裂的新技术，均取得了成功。

水力喷射压裂的技术特点：

采用高速射流来产生井筒内局部低压区的方法实现不同井段间的动态封隔。

不需要使用任何机械封隔或化学封隔，避免了机械封隔和化学封隔操作上的隐患。

图6－14　水平井分段压裂示意图

成果三：智能控制精细化控粉排采技术成功应用

为控制地面抽采井在排采过程中的煤粉量，三组水平对接井均采用了智能控制精细化控粉排采技术，第一组HB01水平对接井2012年6月开始产气以来最高日产量达到1341 m3／d，目前仍连续稳定产气，累计产气接近100万m3比煤矿井下钻孔抽采时间延长了67倍；HB02－1、HB02－2最高产气量已超过3000 m3／d，取得了三组水平对接井全部连续稳定产气的突破。

鹤壁六矿水平井地面抽采工艺技术的突破，为河南省复杂矿区煤矿瓦斯区域治理从地面实现井下煤层区域条带消突，取代煤矿井下顶底板岩巷奠定了基础。

四、义马矿区孟津煤矿地面水平井区域消突技术

义马矿区新安煤田是我省豫西“三软”煤层的代表之一，孟津煤矿位于新安向斜北翼，矿区构造形态受新安向斜控制。整体为一走向北东、倾向南东的单斜构造形态。地层倾角一般为5－10°。构造形式以正断层为主，整体构造复杂程度及水文地质条件为简单类型，矿区内煤与瓦斯突出矿井占80%以上。2008年以来，河南中裕煤层气公司在区内施工煤层气1口参数井，钻井工程完工，未实施储层改造，因而，在本区没有可以借鉴的地面煤层气（瓦斯）技术数据。

2012年，孟津煤矿作为在建新井，已经建设多年，首采区的井下瓦斯区域治理工作面临瓶颈，长期达不到投产的安全要求。河南省煤层气开发利用有限公司根据孟津煤矿首采区投产工作面的要求、矿井瓦斯赋存状况及煤储层特征，在该矿首采区一组水平U型井。借鉴煤矿井下瓦斯治理理念，通过煤层段水平井侧钻进入煤层均匀布置分支，利用水射流的动力进行喷射，掏出一定量的煤，使煤体得到卸压，增加渗透性，通过地面排采产气，达到煤层消突的目的。针对孟津煤矿以糜棱煤为主的煤层采取地面掏煤卸压，实现了水平井在糜棱煤层中单支开窗侧钻、钻进掏煤200米，平均每米掏煤量0.5吨，达到控制区域4.76‰的掏煤率（保护层开采要求煤层最大膨胀变形量要大于煤层厚度的3‰），具有开采保护层的效果。由于该技术工艺成本高，原设计在糜棱煤层中开窗侧钻60组单支，仅完成了3组单支，未达到预计效果。其布置如图6－15所示。

图6－15　孟津项目水力喷射掏煤技术工艺示意图

（一）瓦斯赋存特征

本区内含煤地层为二叠系上、下石盒子组、山西组和石炭系太原组，地层总厚度723.25m。共划为8个煤段，含煤21层，煤层总厚度4.45m，含煤系数为0.62%。三煤段、六煤段和八煤段不含煤层，区内可采煤层为二1煤层，全区大部可采，为区内主要可采煤层，二2煤层局部可采，其它为不可采或偶见可采点的不尔可采煤层。主要可采煤层二1煤平均厚度为2.49m，可采煤层含煤系数0.3%。

可采煤层主要为二1煤层，其赋存于山西组下部，上距砂锅窑砂岩37.80～69.45m，平均79.74m。下距L7石灰岩4.70～39.65m，平均14.88m。二1煤层直接顶为泥岩和炭质泥岩，老顶为层面富含炭质及白云母碎片的细～中粒砂岩（大占砂岩），底板为深灰色条带状粉砂岩、砂质泥岩夹细粒砂岩薄层。二1煤层埋藏深度在井田西北部约为260m，在井田东南部约为1000m。二1煤层标高为±0～－600m。

由于井田内地层倾角平缓，构造简单，且煤层变质程度较高，瓦斯赋存条件较好，因此井田内二1煤层瓦斯含量高。在本井田勘查过程中，共取瓦斯样14个，根据瓦斯分析资料，在－200m水平以下属沼气带，沼气成分＞80%，瓦斯含量为3.20－9.80m3／t。

（二）地面水平井工程部署

针对孟津煤矿以糜棱煤为主的煤层，探索高煤阶、构造粉煤区掏煤泄压实现地面煤层气抽采的适应性，采用地面水平井侧钻掏煤卸压技术方案，水平井钻井总进尺2438米，其中煤层水平段817米。先期施工了3个分支，共计掏煤300吨，取得了阶段性的成果。

（三）地面井抽采井掏煤泄压取得的成果

孟津煤矿地面抽采水平井实现了水平井在糜棱煤层中单支开窗侧钻、钻进掏煤200米，平均每米掏煤量0.5吨，达到控制区域4.76‰的掏煤率（保护层开采要求煤层最大膨胀变形量要大于煤层厚度的3‰），具有开采保护层的效果；实现了松软煤层钻孔中下入直径110 mm筛管300m的技术工艺，破解了松软煤层坍塌堵孔的技术难题。

图6－16　孟津项目水力喷射掏煤技术工艺示意图

图6－17　孟津项目水力喷射掏煤

成果一：在以糜棱煤为主的煤储层实现长距离水平钻进，远端井精确对接技术获得成功

施工MSP02井1组远端对接水平井，包括生产直井MSV2和水平对接井MSP2两部分，完井井深2440米，其中：MSV2井完井800米，见煤井段为714.53米－765.61米，长度7.3米（1.57／4.87／0.35／0.27／0.24米）。MSP2井设计1697米，完井1638米，见煤井段为1156米－1638米，长度482米，三开进尺817米。取得了国内糜棱煤为主的煤储层长距离水平钻进，远端井精确对接的技术首创。如图6－16所示。

成果二：水力喷射侧钻掏煤储层改造工艺得到了实践。

项目于2013年3月开始进行试验侧钻掏煤，先期施工了3个分支，共计掏煤300吨，取得了阶段性的成果。目前，该井已开始解吸产气。如图6－17所示。

通过在套管内坐挂可回收斜向器，利用复合铣锥完成套管开窗、窗口修整，采用常规导向钻具和连续外平钻具完成新钻井眼和水力喷射掏煤的目的，释放井筒附近煤层原始应力。

煤层段窗口完成开窗后，下入常规导向钻具结构，完成200m新钻分支煤层进尺，

实现了松软煤层钻孔中下入直径110 mm筛管300m的技术工艺，解决了松软煤层坍塌堵孔的技术难题。

孟津煤矿地面抽采水平井水力喷射掏煤泄压工艺的技术探索，虽然没有取得理想的效果，但是对河南省复杂矿区煤矿瓦斯区域治理从地面实现井下煤层区域条带消突积累了一定的资料和数据。