本发明专利技术公开了一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其包括：步骤一、洛河组砂岩地面注浆钻孔轨迹设计；步骤二、地面注浆钻孔结构设计；步骤三、洛河组砂岩注浆钻孔注浆方案设计；步骤四、洛河组砂岩注浆钻孔泥浆体系、钻压和钻效设计；步骤五、洛河组砂岩注浆材料和比重设计；步骤六、洛河组砂岩注浆扫孔方案设计；步骤七、洛河组砂岩多孔注浆防止串浆方案设计；步骤八、形成黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，利用地面定向钻机施工注浆钻孔，开展注浆工作。本发明专利技术成功克服黄陇侏罗纪煤田巨厚洛河组砂岩含水层钻注减水开采体系，降低了矿井涌水量，大幅度节约了经济成本。节约了经济成本。节约了经济成本。
【技术实现步骤摘要】
一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系
[0001]本专利技术涉及黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩减水开采领域，尤其涉及一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系。
技术介绍
[0002]黄陇侏罗纪煤田煤炭资源较为丰富，但其地质条件表现为煤厚大、埋深大、隔水层薄的特征，煤层开采后导水裂隙带均会波及至洛河组巨厚砂岩含水层。洛河组含水层在区内厚150～700m，尤其是彬长矿区洛河组厚度最大，导致矿井涌水量亦最大，对矿井安全高效生产造成较大影响。由于洛河组含水层厚度大，现阶段已充分认识到疏放洛河组含水层水不可行，采取限高、限宽等技术开采，造成煤炭资源浪费。为此在彬长矿区大水矿井已大范围开展洛河组注浆堵水工程，通常采用井下常规钻孔注浆、井下定向钻孔注浆、地面定向钻孔注浆，大量工程实施发现地面注浆具有注浆压力大、注浆量充足、注浆材料供应方便、钻孔轨迹优化空间大等优势，可见在地面对洛河组砂岩进行采前预注浆，或采后顶板、侧向截流注浆可在一定程度上减少矿井涌水量。为此非常有必要研发一种洛河组砂岩地面钻注减水开采体系。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系。其利用地面直孔段、造斜段、水平段三段式定向钻孔轨迹，实现洛河组不同垂向富水层段帷幕截流，针对不同采动区平面开展注浆减水；确定了合理的注浆步距、注浆流量和压力；提出了洛河组砂岩地层正常钻进、漏失、失返条件下的泥浆体钻压和钻效；给出了不同工况下注浆材料和浆液比重，既实现注浆量可观，又节约了成本；提出了注浆结束后2h以内开始扫孔的洛河组砂岩注浆扫孔方案，有效解决了扫孔出新孔的难题；给出了多台钻机位于同一场地施工时，避免串浆的平面和垂向距离临界值；形成了黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其包括以下步骤：
[0005]步骤一、洛河组砂岩地面注浆钻孔轨迹设计；
[0006]步骤二、地面注浆钻孔结构设计；
[0007]步骤三、洛河组砂岩注浆钻孔注浆方案设计；
[0008]步骤四、洛河组砂岩注浆钻孔泥浆体系、钻压和钻效设计；
[0009]步骤五、洛河组砂岩注浆材料和比重设计；
[0010]步骤六、洛河组砂岩注浆扫孔方案设计；
[0011]步骤七、洛河组砂岩多孔注浆防止串浆方案设计；
[0012]步骤八、形成黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，利用地面定向钻机施工注浆钻孔，开展注浆工作。
[0013]上述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤一中所述洛河组砂岩地面注浆钻孔轨迹设计，是采用水平定向钻孔，轨迹为一层平面注浆改造水平钻孔，或覆盖洛河组垂向不同层段的多层帷幕注浆水平定向钻孔，使在采动治理区洛河组含水层的水平钻进距离延长。
[0014]上述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤二中所述地面注浆钻孔结构设计，是采用二开套管三级孔径钻孔结构，二开套管分别指一级表层套管和二级技术套管，其中，一开孔径为Φ311mm，一级套管为Φ244.5
×
8.94mm石油套管，二开孔径为Φ215.9mm，二级套管为Φ177.8
×
8mm石油套管，三开为定向裸孔段，位于目标层段，三开孔径为Φ152.4mm。
[0015]上述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤三中所述洛河组砂岩注浆钻孔注浆方案设计，单次注浆段长150m或遇漏失量大于5m3/h注浆；
[0016]若砂岩地层表现为泥浆失返，则不需要采用清水洗井，但需利用地面所有泥浆泵或注浆泵向孔内灌水，即最大泵量灌水测砂岩地层漏失量；
[0017]若达到单次注浆步距，则需采用清水洗井，循环至水清砂静，注浆前需利用地面高压泵压水，压水体积大于孔内体积的2倍或压水时长2h；
[0018]其中，注浆泵额定压力为35MPa，注浆泵额定流量为34.8m3/h，常用额定注浆压力为20MPa。
[0019]上述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤三中所述洛河组砂岩注浆钻孔注浆方案，注浆所需水源为现场施工的水源井，若为1台钻机施工，则施工1口水源井，若为2台钻机在同一个场地施工，则需施工2口水源井，且2口水源井的距离需大于200m。
[0020]上述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤四中所述洛河组砂岩注浆钻孔泥浆体系、钻压和钻效设计，裸孔段泥浆材料为纤维素、高粘防塌润滑剂、烧碱、聚丙希酰胺，正常钻进过程中泥浆比重1.03g/cm3，黏度为28s；
[0021]遇漏失量小于5m3/h，但泥浆仍可保证正常循环，则需顶漏钻进，或提高泥浆比重至1.05g/cm3黏度为30s；
[0022]若遇到泥浆失返时，则需立即调整泥浆黏度至60s，应尝试泥浆上返至地面。
[0023]上述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤四中所述洛河组砂岩注浆钻孔泥浆体系、钻压和钻效设计，正常复合钻进时钻压控制于2t～4t，定向钻进依据钻孔轨迹、地层硬度、孔深调整钻压，扫孔钻压为2t～4t。
[0024]上述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤五中所述洛河组砂岩注浆材料和比重设计，注浆材料为水泥、粉煤灰、粉砂，水泥和粉煤灰混合浆液的比重为1.05～1.5g/cm3；
[0025]若正常注浆步距注浆或漏失量小于5m3/h，则浆液比重初始值为1.05g/cm3，逐渐以0.05g/cm3的增幅增加，浆液比重峰值为1.3g/cm3；
[0026]若漏失量大于5m3/h或者泥浆失返，则浆液比重初始值为1.1g/cm3，逐渐以0.1g/cm3的增幅增加，注浆比重峰值为1.5g/cm3；
[0027]其中，当浆液比重已达到峰值，注浆压力超过24h仍维持于0～5MPa，则需加入颗粒
型粉砂注浆，当效果不佳时，采取间歇注浆，单次间歇时长通常为8h。
[0028]上述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤六中所述洛河组砂岩注浆扫孔方案设计，具体为单次注浆结束后2h，孔口自主泄压或在孔口不返浆的情况下人为主动泄压，之后利用牙轮钻头扫孔至原孔深；
[0029]其中，扫孔过程中若再次出现漏失，或泥浆失返的现象，则再次启动注浆。
[0030]上述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤七中所述洛河组砂岩多孔注浆防止串浆方案设计，若存在两台钻机位于同一井场同步施工时，需保证同步钻进同步注浆，若无法证同步钻进同步注浆，则需保证两个钻孔注浆位置平面相距大于200m，垂向距离相差大于60m。
[0031]本专利技术与现有技术相比本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、洛河组砂岩地面注浆钻孔轨迹设计；步骤二、地面注浆钻孔结构设计；步骤三、洛河组砂岩注浆钻孔注浆方案设计；步骤四、洛河组砂岩注浆钻孔泥浆体系、钻压和钻效设计；步骤五、洛河组砂岩注浆材料和比重设计；步骤六、洛河组砂岩注浆扫孔方案设计；步骤七、洛河组砂岩多孔注浆防止串浆方案设计；步骤八、形成黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，利用地面定向钻机施工注浆钻孔，开展注浆工作。2.按照权利要求1所述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤一中所述洛河组砂岩地面注浆钻孔轨迹设计，是采用水平定向钻孔，轨迹为一层平面注浆改造水平钻孔，或覆盖洛河组垂向不同层段的多层帷幕注浆水平定向钻孔，使在采动治理区洛河组含水层的水平钻进距离延长。3.按照权利要求1所述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤二中所述地面注浆钻孔结构设计，是采用二开套管三级孔径钻孔结构，二开套管分别指一级表层套管和二级技术套管，其中，一开孔径为Φ311mm，一级套管为Φ244.5
×
8.94mm石油套管，二开孔径为Φ215.9mm，二级套管为Φ177.8
×
8mm石油套管，三开为定向裸孔段，位于目标层段，三开孔径为Φ152.4mm。4.按照权利要求1所述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤三中所述洛河组砂岩注浆钻孔注浆方案设计，单次注浆段长150m或遇漏失量大于5m3/h注浆；若砂岩地层表现为泥浆失返，则不需要采用清水洗井，但需利用地面所有泥浆泵或注浆泵向孔内灌水，即最大泵量灌水测砂岩地层漏失量；若达到单次注浆步距，则需采用清水洗井，循环至水清砂静，注浆前需利用地面高压泵压水，压水体积大于孔内体积的2倍或压水时长2h；其中，注浆泵额定压力为35MPa，注浆泵额定流量为34.8m3/h，常用额定注浆压力为20MPa。5.按照权利要求4所述的一种黄陇侏罗纪煤田洛河组砂岩地面钻注减水开采体系，其特征在于：步骤三中所述洛河组砂岩注浆钻孔注浆方案，注浆所需水源为现场施工的水源井，若为1台钻机施工，则施工1口水源井，若为2台钻机在同一个场地施工，则需施工2口水源井，且2口...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，方刚，马旺，杨志斌，张智聪，王庆，郑立巍，唐润池，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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