2019年10月11日国家能源委员会会议从我国“富煤、贫油、少气”的基本国情出发,要求发展多元能源供给,提高能源安全保障水平。其中,明确提出要有效开发利用煤层气。2020年1月1日颁布的《产业结构调整指导目录(2019年本)》中鼓励类项目包括煤层气的勘探、开发、利用和煤矿瓦斯的抽采、利用。目前,我国煤层气年抽采量超过220亿m3,2018年煤矿百万吨死亡率下降至0.093,瓦斯事故死亡人数下降至58人,煤层气抽采使我国煤矿瓦斯事故得到了有效遏制。实践证明,煤层气的开发利用具有多重价值,不但可以大幅降低煤矿瓦斯事故率、减少矿排温室气体,还可作为洁净能源产生巨大的经济效益。
安徽恒源煤电股份有限公司祁东煤矿属高瓦斯突出矿井,为保障矿井采掘接替和煤矿安全生产,委托西安研究院实施地面瓦斯抽采试验工程。针对该区碎软低渗煤层发育的地质特点,项目团队精心组织,精细设计,采用顶板岩层分段压裂水平井抽采技术。在II三采区II7133工作面布置了一组由2口水平井相向施工对接1口排采直井的“W”型煤层顶板水平井,通过工程施工实现整个工作面瓦斯抽采全覆盖,目的是有效降低顺槽条带消突风险,同时兼顾工作面内部瓦斯抽采。
目前该项目已完成钻井、压裂作业,正在进行排采工作。在项目实施过程中,综合运用多种先进技术以确保工程质量和效果。施工的井组水平段总长为1565m,钻井过程中采用随钻地质导向控层定向钻进技术确保了层位的精确控制和降低了钻井风险;采用“泵送电缆桥塞+射孔联作”方式进行了20段次的桥塞座封及分簇分段深穿透定向射孔,大大缩短施工工期并提高了射孔质量;采用大规模、高排量的“水平井快速可钻桥塞分段压裂技术”对水平段进行了分段压裂施工,确保在目标煤层中建立高导流能力的石英砂支撑裂缝;优化排采管柱,采用智能排采监控系统对排采过程实现了精细化、智能化控制。截至2020年1月20日(排采第68天)产气量为2639m3/d,累计产气量为41238m3,目前产气量处于稳步上升阶段,显示出了良好的产气潜力。
西安研究院对该项目高度重视,自项目启动,就确立了“建精品工程,促煤层气产业发展”的管理目标。项目实行项目经理负责制和岗位责任制,严格按照项目总体实施方案及各单项设计方案开展工作,并建立了项目质量、健康、安全及环境管理等各项制度,定期进行工作总结,严格煤层气开发工艺环节的过程化管理和精细化控制,保障各工序的质量和衔接,充分发挥西安研究院地面煤层气抽采的管理、技术优势。
祁东煤矿Ⅱ三采区分段压裂水平井瓦斯预抽项目的成功实施为矿井地面瓦斯区域治理和快速消突提供了新的技术途径,对碎软低渗煤层的矿井地面瓦斯治理起到积极的引领示范作用,提高了西安研究院在煤层气开发领域的影响力,助推了西安研究院煤层气产业发展。