一種定向鉆井采煤的新工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種定向鉆井采煤的新工藝，主要針對埋藏于地下500米至數(shù)千米以下深度的煤層的開采。本發(fā)明通過鉆井、管柱等工藝，利用管柱傳送水力到煤層掘進(jìn)，對埋深在地下的煤炭進(jìn)行沖刷、切割，通過一定流速流體的循環(huán)將所切割的煤炭帶出地面，實現(xiàn)井下無人化掘進(jìn)。是實現(xiàn)煤田的氣、固體同步開采為一體的煤炭開發(fā)技術(shù)，特別適用于常規(guī)方法不可采或者開采不經(jīng)濟(jì)的煤層，同時適用于煤炭地下氣化的氣化通道的建立。
【專利說明】一種定向鉆井采煤的新工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種定向鉆井采煤的新工藝，主要針對埋藏于地下500米至數(shù)千米以下深度的煤層的開采。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)采煤工藝技術(shù)是通過構(gòu)建采煤通道，使用人工炸藥采掘，或使用機(jī)械采掘設(shè)備，通過運(yùn)輸或提升裝置，將采掘的煤炭運(yùn)至地面。傳統(tǒng)采煤工藝由于巖石應(yīng)力作用，深度一般不超過1000m，建設(shè)周期長，成本高，環(huán)境破壞大，瓦斯、塌方、透水等安全事故多，而本專利實現(xiàn)了井下無人開采和煤氣合采，不受深度的限制，同時具有經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明利用定向鉆井采煤就是利用定向鉆井工藝，使用特定的水力切割鉆頭及特定的管柱，配制一定性能的流體，將流體作為承載體，利用流體的流速將地下深層煤混合物帶出地面，實現(xiàn)井下無人化掘進(jìn)。本發(fā)明提供一種定向鉆井采煤的新工藝，尤其是位于地下千米以下深度的煤層的水力開采流體承運(yùn)的方法。該方法具體包括:
[0004](I)利用定向鉆井工藝，使用特定的水力切割鉆頭及特定的管柱，配制一定性能的流體，將流體作為承載體，利用流體的流速將地下深層煤混合物帶出地面；
[0005](2)利用三相分離器系統(tǒng)，將混合物中的泥漿、煤、氣進(jìn)行分離。
[0006]上述的方法，可根據(jù)煤炭資源勘探的資源量，地質(zhì)構(gòu)造的實際情況編制資源區(qū)域的整體開發(fā)方案，可以實施單井開發(fā)，此時特定的管柱為雙層管柱。也可以實施多井開發(fā)，其中一井或者多井為鉆采井，其他井為導(dǎo)出井，此時特定的管柱為單層管柱。還可以實施多井同層同時開發(fā)。
[0007]上述方法，可先鉆至最深煤層頂部后，下套管固井，再鉆開水泥塞，打開煤層。
[0008]上述的所分離的煤氣(CH4)進(jìn)入氣體處理站，加壓后至用戶；煤塊進(jìn)入洗煤車間，加工后精煤轉(zhuǎn)至精煤庫進(jìn)行后期的銷售；泥漿循環(huán)至循環(huán)池循環(huán)使用。
[0009]上述的方法，洗煤車間的灰粉、矸石進(jìn)入矸石粉磨間，加工至200目以下的材料，用于泥漿配漿；洗煤間的廢水轉(zhuǎn)至泥漿配液間，用于配制泥漿，泥漿從三相分離器流入沉淀池，將粉煤和細(xì)砂粒沉淀，沉淀物轉(zhuǎn)至洗煤間處理，泥漿循環(huán)至循環(huán)池使用。
[0010]上述的方法，在多套的煤層開發(fā)中，要依據(jù)由深至淺的原則開發(fā)，要求煤層的壓力系數(shù)大于0.9。
[0011]上述的定向鉆井工藝，包括使用井下電視、定位儀、方向儀設(shè)施，以確保掘進(jìn)的質(zhì)量。特定的水力切割鉆頭，要依據(jù)煤層的厚度、傾角，定制不同參數(shù)的水力切割鉆頭，主要參數(shù)包括:轉(zhuǎn)速、水眼直徑、水眼噴射角。根據(jù)產(chǎn)能，使用不同直徑的管柱，流體的性能要依據(jù)煤層壓力系數(shù)、密度配制，主要性能指標(biāo)包括:密度、粘度、切力。流體配方主要由水、坂土、燒堿、煤粉及矸石粉配制而成。泥漿泵的參數(shù)主要是壓力和排量。[0012]根據(jù)開發(fā)方案，實施多井、多層井網(wǎng)設(shè)置，實施定向鉆井煤炭開采作業(yè)。
[0013]對于多煤層的礦區(qū)最好采取先開采底層煤層，然后，依次向上層推進(jìn)的方式開采。本發(fā)明是實現(xiàn)煤田的氣、固體同步開采為一體的煤炭開發(fā)技術(shù)，特別適用于常規(guī)方法不可采或者開采不經(jīng)濟(jì)的煤層，同時適用于煤炭地下氣化的氣化通道的建立。
[0014]本發(fā)明具體優(yōu)點(diǎn)如下:
[0015]1、實現(xiàn)煤田的氣、固體同步開采，資源利用率高；煤的采收率可達(dá)80%以上；氣全部回收利用；
[0016]2、井下無人，水力作業(yè)，避免常規(guī)煤炭開采的瓦斯爆炸、塌方等安全生產(chǎn)事故。
[0017]3、環(huán)保方面比常規(guī)煤炭開采更具有優(yōu)勢，不破壞周圍環(huán)境，生產(chǎn)占地小，無污染水排放，無廢料、矸石，無粉塵，煤氣被充分回收利用。
[0018]4、可充分利用各地存量資源，避免了煤炭的長途運(yùn)輸，減少能耗。
[0019]5、建設(shè)投入少，周期短，生產(chǎn)效率高。
[0020]6、大力勘探開發(fā)以焦煤為主的深層資源，可以彌補(bǔ)資源短缺的問題，效益顯著。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的工藝流程剖面圖；為本發(fā)明的定向鉆井掘進(jìn)系統(tǒng)(單井)
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于:(1)利用定向鉆井工藝，使用特定的水力切割鉆頭及特定的管柱，配制一定性能的流體，將流體作為承載體，利用流體的流速將地下深層煤混合物帶出地面；(2)利用三相分離器系統(tǒng)，將混合物中的泥漿、煤、氣進(jìn)行分離。
2.如權(quán)利要求1所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于根據(jù)煤炭資源勘探的資源量，地質(zhì)構(gòu)造的實際情況編制資源區(qū)域的整體開發(fā)方案，可以實施單井開發(fā)或多井開發(fā)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于根據(jù)煤炭資源勘探的資源量，地質(zhì)構(gòu)造的實際情況編制資源區(qū)域的整體開發(fā)方案，可以實施多井開發(fā)，其中一井或者多井為鉆采井，其他井為導(dǎo)出井。
4.如權(quán)利要求2或者3所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于可以實施多井同層同時開發(fā)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于先鉆至最深煤層頂部后，下套管固井，再鉆開水泥塞，打開煤層。
6.如權(quán)利要求1所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于所分離的煤氣(CH4)進(jìn)入氣體處理站，加壓后至用戶；煤塊進(jìn)入洗煤車間，加工后精煤轉(zhuǎn)至精煤庫進(jìn)行后期的銷售；泥漿循環(huán)至循環(huán)池循環(huán)使用。
7.如權(quán)利要求1所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于在多套的煤層開發(fā)中，要依據(jù)由深至淺的原則開發(fā)，要求煤層的壓力系數(shù)大于0.9。
8.如權(quán)利要求4所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于在多套的煤層開發(fā)中，要依據(jù)由深至淺的原則開發(fā)，要求煤層的壓力系數(shù)大于0.9。
9.如權(quán)利要求1所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于所述的定向鉆井工藝，包括使用井下電視、定位儀、方向儀設(shè)施，以確保掘進(jìn)的質(zhì)量。
10.如權(quán)利要求1或者10所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于特定的水力切割鉆頭，要依據(jù)煤層的厚度、傾角，定制不同參數(shù)的水力切割鉆頭，主要參數(shù)包括:轉(zhuǎn)速、水眼直徑、水眼噴射角。
11.如權(quán)利要求1或者10所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于要根據(jù)產(chǎn)能，使用不同直徑的管柱，流體的性能要依據(jù)煤層壓力系數(shù)、密度配制，主要性能指標(biāo)包括:密度、粘度、切力。
12.如權(quán)利要求12所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于流體配方主要由水、坂土、燒堿、煤粉及矸石粉配制而成。
13.如權(quán)利要求12所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于泥漿泵的參數(shù)主要是壓力和排量。
14.如權(quán)利要求7所述的一種定向鉆井采煤的新工藝，其特征在于洗煤車間的灰粉、矸石進(jìn)入矸石粉磨間，加工至200目以下的材料，用于泥漿配漿；洗煤間的廢水轉(zhuǎn)至泥漿配液間，用于配制泥漿，泥漿從三相分離器流入沉淀池，將粉煤和細(xì)砂粒沉淀，沉淀物轉(zhuǎn)至洗煤間處理，泥漿循環(huán)至循環(huán)池使用。
【文檔編號】E21C41/16GK103437764SQ201310197284
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月28日
【發(fā)明者】秦勇, 郭竹楠, 李建萍 申請人:秦勇, 郭竹楠, 李建萍