一种煤气重叠区的开采方法

技术领域

本公开涉及矿山技术领域，具体地，涉及一种煤气重叠区的开采方法。

背景技术

我国分布有许多煤油气伴生盆地，在实际开采过程中出现了许多煤炭和油、气资源开采相互干扰的工程案例。在煤气资源重叠区，若先采煤会形成采空区，采空区将对于油气井的稳定性存在一定影响，导致难以进行采气作业，造成天然气资源浪费；若先采气，则需要通过在煤层留设大量的煤柱来保护油气井的稳定，会造成煤炭资源的浪费。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种煤气协同开采方法，以解决现有技术中存在的煤-气资源重叠区采集过程中难以保证油气井稳定性、开采资源浪费等问题中的至少一个。

为了解决上述技术问题，本公开的实施例提供了一种煤气重叠区的开采方法，所述煤气重叠区包括多个采集区域，所述采集区域的地层中具有煤层和与所述煤层沿竖直方向上重叠的油气层，所述开采方法包括：将所述煤层划分为多个待采煤体，并选定预计钻井位置；开采对应于所述预计钻井位置的竖直方向上的所述待采煤体；充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区；基于所述预计钻井位置进行钻井，形成穿过所述采空区的油气井；开采所述采集区域中的其余所述待采煤体，充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区。

进一步地，所述将所述煤层划分为多个待采煤体，包括：将所述煤层划分为多个间隔设置的待采煤体。

进一步地，所述充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区，包括：将充填管路架设于开采所述待采煤体而设的回风平巷中，以在开采所述待采煤体的同时通过所述充填管路进行同步充填。

进一步地，所述充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区，包括：通过注浆管路对开采所述待采煤体所形成的裂隙体进行注浆加固。

进一步地，在所述通过注浆管路对开采所述待采煤体所形成的裂隙体进行注浆加固之后，包括：在所述注浆管路周围的围岩体中设置应变检测件和位移检测件。

进一步地，所述开采所述采集区域中的其余所述待采煤体，充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区，包括：逐步远离所述预计钻井位置，依次开采所述采集区域中的其余所述待采煤体，同时充填并加固所述采空区。

进一步地，所述选定预计钻井位置，包括：基于所述油气层的分布在地表上选定所述预计钻井位置。

进一步地，所述充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区，包括：通过充填体充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区，其中，所述充填体包括骨料和膏体，所述骨料至少包括煤矸石和粉煤灰，所述膏体至少包括胶结材料和水。

进一步地，在所述基于所述预计钻井位置进行钻井，形成穿过所述采空区的油气井之后，包括：对所述油气井进行采气预实验。

进一步地，在所述开采所述采集区域中的其余所述待采煤体，充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区之后，包括：通过所述油气井开采所述油气层。

本发明采用的煤气重叠区的开采方法，通过开采预计钻井位置对应的待采煤体，对其形成的采空区进行充填加固，并穿过充填后的采空区，形成油气井，然后再开采采集区域内其余的待采煤体，使得煤层开采与油气开采时空避让，并且通过充填加固采空区提供支撑性能，可以减少煤柱的留设，提高煤矿资源利用率，同时可以提高采空区的强度，保证采集区域内的地层稳定性，保证油气开采过程中不会出现漏气漏液等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的煤气重叠区的开采方法的步骤示意图；

图2为本发明提供的地层未受开采扰动前采集区域中的赋存层位关系图；

图3为本发明提供的煤层受到开采扰动后，通过充填体充填采空区的示意图；

图4为本发明提供的采空区中的充填体充填完成后的示意图；

图5为本发明提供的油气井建设示意图；

图6为本发明提供的钻头通过采空区的充填体过程的局部示意图；

图7为本发明提供的采集区域内的煤层开采完毕后，进行油气层开采的示意图。

具体实施方式

此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。

应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。

本发明第一方面提供了一种煤气重叠区的开采方法，所述煤气重叠区包括多个采集区域，结合图2所示，示出了所述采集区域的赋存层位关系图，所述采集区域的地层中具有地表1、煤层顶板2、煤层3、煤层底板4和与所述煤层3沿竖直方向上重叠的油气层5，结合图1所示，所述开采方法包括：

S100、将所述煤层3划分为多个待采煤体，并选定预计钻井位置。

在步骤S100中，将图2中所示的采集区域中的煤层3划分为多个待采煤体，根据待采煤体的区域具体大小可以在相邻的待采煤体之间设置一定的间隔，这样间隔处的煤体在其周围的待采煤体开采后就可以作为留设的煤柱11(如图7所示)，支撑于煤层顶板2和煤层底板4之间(当待采煤体开采后所形成的采空区6本身具备足够的稳定性，或者通过其他支撑或者加固方式具备足够的稳定性，则可以不设置煤柱11或者设置较少数量的煤柱11)；在选定预计钻井位置时，可以基于油气层5的具体分布情况来确定，例如将预计钻井位置设置在采集区域中油气层5的中心位置(如图6和图7中钻井平台8和油气井9所对应的位置)。

S200、开采对应于所述预计钻井位置的竖直方向上的所述待采煤体。

在步骤S200中，结合图3所示，预计钻井位置位于图中所示的中心位置，预计钻井位置在竖直方向上对应的待采煤体已经开采完成，形成了图中所示的采空区6。

S300、充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区6。

在步骤S300中，示例性地结合图3和图4所示，通过采空区充填技术，可以将待采煤体被开采后形成的采空区6通过充填体7进行充填，起到加固的作用。充填体7包括骨料和膏体，所述骨料至少包括煤矸石和粉煤灰，所述膏体至少包括胶结材料和水，采空区充填技术指的是，将骨料填入采空区6中，并将无临界流速、不需脱水的膏状液体(膏体)通过外加力及膏体自身重力作用下输送至采空区6，最终凝固形成了充填体7。

优选地，所述步骤S300中，充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区，包括：

S301、将充填管路架设于开采所述待采煤体而设的回风平巷中，以在开采所述待采煤体的同时通过所述充填管路进行同步充填。

例如每开采1米距离内的待采煤体，则充填1米距离内开采形成的采空区，进而提高施工效率。

优选地，所述步骤S300中，充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区，包括：

S302、通过注浆管路对开采所述待采煤体所形成的裂隙体进行注浆加固。

通常来说，开采过程中会不可避免地在采空区附近形成裂隙体，如果不进行相应处理，可能会导致后续施工过程中出现塌陷等问题，通过多个注浆管路可以对裂隙体进行注浆处理，待注入的浆液完全凝固后即可实现一定的加固效果。

进一步地，在所述步骤S302、通过注浆管路对开采所述待采煤体所形成的裂隙体进行注浆加固之后，包括：

S303、在所述注浆管路周围的围岩体中设置应变检测件和位移检测件。

通过在注浆管路周围的围岩体中设置应变检测件(例如应变片等)和位移检测件(例如位移传感器等)，可以确定注浆管路周围的围岩体的强度是否符合要求，在后续施工过程中，也可以密切监测应变、位移等参数的变化，一旦出现例如强度过低的问题，可以立即对裂隙体进行再次注浆或者其他补救措施。

S400、基于所述预计钻井位置进行钻井，形成穿过所述采空区6的油气井9。

结合图5所示，钻井平台8设置预计钻井位置所对应的地表1上，结合图6所示，钻头10穿过了通过充填体7进行充填后的采空区6，最终形成了穿过了地表1、煤层顶板2、采空区6、煤层底板4并抵达油气层5的油气井9。

在所述步骤S400、基于所述预计钻井位置进行钻井，形成穿过所述采空区6的油气井9之后，包括：

对所述油气井9进行采气预实验。

例如，通过油气井9开采一定量的油气，并在开采过程中检测油气井9的管壁是否漏气、围岩体的位移和应变是否稳定等，通过上述的采气预实验步骤确定油气井9的稳定性，保证后续采气的顺利进行。

S500、开采所述采集区域中的其余所述待采煤体，充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区6。

结合图7所示，图中的采集区域范围内的其余待采煤体全部开采完毕，通过相邻的待采煤体之间的间隔所留设的煤柱11和采空区6中的充填体7支撑煤层顶板2，相应地，油气层5中的油气资源可直接通过油气井9开采完毕。

当煤气重叠区的覆盖区域较大时，可以设置多个采集区域，每个采集区域均建设有上述的穿过采空区6的油气井9，通过多个油气井9即可实现更高效率的油气开采。

所述步骤S500、开采所述采集区域中的其余所述待采煤体，充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区6，包括：

逐步远离所述预计钻井位置，依次开采所述采集区域中的其余所述待采煤体，同时充填并加固所述采空区，如此，可以较大程度地保证采集区域的稳定性。

在所述步骤S500、开采所述采集区域中的其余所述待采煤体，充填并加固开采所述待采煤体所形成的采空区之后，包括：

通过所述油气井开采所述油气层。

这样，在开采完采集区域中的待采煤体后，形成的采空区6全部通过充填体7进行充填，形成了较为稳固的结构，方便油气井9的开采工作。

本发明采用的煤气重叠区的开采方法，通过开采预计钻井位置对应的待采煤体，对其形成的采空区6进行充填加固，并穿过充填后的采空区6，形成油气井9，然后再开采采集区域内其余的待采煤体，使得煤层开采与油气开采时空避让，并且通过充填加固采空区6提供支撑性能，可以减少煤柱11的留设，提高煤矿资源利用率，同时可以提高采空区6的强度，保证采集区域内的地层稳定性，保证油气开采过程中不会出现漏气漏液等问题。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

此外，本申请附图中示出的实施例或本说明书中提到的各种实施例的特征不必理解为彼此独立的实施例。而是，可以将一个实施例的其中一个示例中描述的每个特征与来自其他实施例的一个或多个其他期望的特征组合，从而产生未用文字或参考附图描述的其他实施例。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。