新疆的煤层气资源丰富,开发条件优越,经过近几年的勘查和开发工作,准南、库拜、三塘湖等煤田的煤层气资源勘查程度逐步提高,阜康矿区白杨河和三工河两个区块已实现年产量7000万立方米,针对新疆低煤阶、大倾角特点的煤层气的开发技术也不断成熟。但矿权重叠、研究程度偏低、开发技术仍不成熟等问题的存在,为新疆煤层气的开发提出了新的挑战。只有解决好这些问题,新疆的煤层气产业才能健康有序地发展。

在分析了煤层气车载钻机的应用区域及功能的基础上,研制了一套远程电液控制系统,以提高钻机自动化技术水平及减少人员安全隐患。该系统主要由电液双控液压阀、摄像头及远程控制台构成,选用CAN总线通讯与钻机电控系统快速配接;远程控制台内部以控制器为核心,介绍了钻机控制需求及信号型式;详细描述了以CoDeSys软件设计中手柄模拟量输入及比例阀PWM信号输出的编写方法。施工应用表明:该系统能够实现钻机的远程电控操作,比例阀响应时间在0. 8s以内,可靠性高、便携性强,同时简化了远距离管线布置,使司钻人员远离井口,降低了劳动强度,提高了施工安全性。

对深部矿井红阳二矿瓦斯突出防治中的难题进行了分析,针对井下条件开展了水力压裂增透防突技术研究。对水力压裂钻孔注水量、注水压力、钻孔布孔方式等参数进行了设计,通过考察注水时间、保压效果等参数对水力压裂注水效果,提出了影响水力压裂注水效果的关键因素;通过水力压裂后压裂影响范围内3个关键区域瓦斯抽采量与未压裂区域的对比考察,对水力压裂增透范围和增透效果进行了分析。从增透范围和增透效果看,水力压裂技术提高了煤层透气性,增加了煤层瓦斯抽采量,加快了煤层消突速度,保证了煤矿的采掘接替和安全生产,对相似条件的深部矿井瓦斯突出防治工作具有较好的借鉴作用。

基于矿井采掘煤样分析、实验测试数据、实际生产资料,对吕家坨矿瓦斯地质控制因素进行了相关分析,结果表明:吕家坨矿7、8、9、12-1各煤层储存物性特征各有不同,12-1煤层表现出了更好的瓦斯吸附性;研究区赋有较多大型张性断裂构造,且岩浆岩发育,致使煤层顶底板裂隙发育,煤层瓦斯整体含量较低;煤层顶底板含泥率较高、厚度发生急剧变化及经过小型张性断层发育区为瓦斯涌出量出现明显异常现象的直接因素。

为明确吕家坨矿的瓦斯赋存特征,在分析勘探和开采资料的基础上,研究了影响瓦斯赋存的主要地质因素。结果表明:在区域构造热演化史的控制下,吕家坨矿煤层的二次生气过程是现今瓦斯赋存的物质基础;矿井地质构造与煤层埋深控制矿井瓦斯的总体分布特征;局部区域的岩浆侵入与煤厚变化增加了矿井瓦斯赋存的复杂性,使吕家坨矿瓦斯赋存具有"总体偏低,深部偏高,局部异常"的特征。

硫磺沟煤矿为高瓦斯矿井,相对瓦斯涌出量11.42 m3/t,绝对瓦斯涌出量26.23 m3/min。W(9-15)102工作面为矿井首采工作面,布置在9-15#煤层,该煤层平均厚度32.94 m,分层开采。工作面开采过程中,采空区瓦斯的大量涌出严重制约了工作面的生产。为保证矿井安全生产,硫磺沟煤矿采取了工作面预抽、采空区立管抽放、高位钻孔抽放等措施,有效控制了采空区瓦斯涌出。

姚桥煤矿7243(下)工作面回采到距离停采线20 m时,由于上分层一块三角煤没有回采,随着下分层工作面的回采,上分层2 m多厚的三角煤冒落遗留在采空区;回撤工作面顶板上部有3条长时间失修的上分层巷道,堆积着大量被氧化的碎煤;回撤工作面还存在着3条断层的顶板煤层破碎带。又由于该煤层易自燃发火,煤尘具有强爆性。工作面回采距停采线20 m时出现了CO气体浓度升高现象。为保证人身安全提出了"四位一体"的综合防灭火措施,其中均压防灭火技术是最适合该回撤工作面的有效技术之一。

煤层气顶板水平井是解决松软煤层煤层气开发的主要途径之一。针对贵州黔北矿区复杂的地质和储层条件，为解决煤层顶板水平井漏失、井眼轨迹控制和固完井困难等问题，开展并形成了以轨迹精细控制为核心，以防漏堵漏、偏心连通和固完井等技术配合的成套黔北矿区煤层顶板水平井钻井关键技术。结合现场钻井实践，成功解决了水平井钻井施工中诸多问题，钻井周期明显缩短，经济效益明显提高。研究成果为贵州煤层气钻井和开发提供了新途径，也为高瓦斯矿井地面治理开辟了新的方向，具有显著的应用和推广价值。

针对黔西北(贵州毕节)可乐向斜中段晚二叠世含煤地层具有含煤层数多、主力煤层埋藏较深的特点,结合该区探井钻遇致密砂岩气层的实际情况,从沉积环境、储层厚度、源储配置及含气性等方面评价了该区煤层气与致密砂岩气"两气"共探的勘探潜力。研究表明:可乐向斜下煤组和中煤组分别沉积于龙潭早期和晚期,这两个时期地层主要处于曲流河、河控三角洲平原等沉积相带,有利于煤岩与致密砂岩储层的形成;龙潭组中煤组煤层和致密砂岩层分布较稳定,累积厚度分别在16 m和20 m以上;煤系中煤岩、泥岩、砂岩互层叠置出现,具备良好的源储配置关系,可形成多套"生储盖组合";根据X1井气测录井和测井结果,在煤层和致密砂岩层均显示全烃值异常,煤层段异常值最大可达78.35%,钻遇的两层致密砂岩层含气饱和度分别为39.97%和12.79%,说明煤系中有"两气"共存的情况。

为了研究黔西多煤层地区递进排采的条件和工艺,提高煤层气井单井产量,基于上二叠统多层叠置含气系统典型煤层气井试井和实测参数,通过设置储层物性变参数序列、定参数序列和基本参数序列,利用COMET3软件数值模拟计算了各方案的产气量、产水量,通过定义递进排采10年累计产气量与主采层单采累计产气量的比值,得出各含气系统适合递进排采的储层压力、渗透率、含气量、孔隙度的临界差值分别为1.14 MPa、1.31×10-3μm2、11.33 m3/t、0.042;递进排采工艺先从下至上套管压裂首排系统和次排系统,系统之间放置封隔器,后排系统采用高能气体处理或其他非压裂改造工艺;设计了多煤层分隔合排工艺,通过增加悬挂套管、连通管实现"气走气路、水走水路",从而避免层间干扰;数值模拟结果表明,6、16、23号煤层10年内分隔合采累计产气量较递进排采有大幅增加。