煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤測試井的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤測試井，包括示蹤氣體注入井和地面抽采井，所述地面抽采井的數(shù)量為一個，且地面抽采井的深度貫穿煤層群厚度，同時地面抽采井為垂直井；所述示蹤氣體注入井的數(shù)量與煤層數(shù)量一一對應；所述示蹤氣體注入井的井底段位和井口段位通過水泥塞密封。本實用新型中的地面抽采井為單一垂直井，與各煤層示蹤氣體注入井協(xié)同工作，減少了井內(nèi)煤層群瓦斯含量來源的測試時間，提高了測試準確性；并且雙示蹤測試井不僅減少了測試的鉆井工作量，降低了測試成本，還間接揭示了井內(nèi)各煤層的氣體流場分布，為瓦斯抽采井的結(jié)構(gòu)設(shè)計、各煤層瓦斯含量的測試、以及安全生產(chǎn)提供了可靠依據(jù)。
【專利說明】
煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤測試井
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及瓦斯測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煤層群抽采瓦斯來源及氣體流 場分布的測試井。
【背景技術(shù)】
[0002] 井下煤層群瓦斯含量來源是計算煤層瓦斯含量與分布、預測瓦斯流動特性與涌出 量以及評價井下煤層群瓦斯突出危險性等重要參數(shù)之一，直接制約著瓦斯的有效防治及井 內(nèi)的安全生產(chǎn)。而井下煤層群各煤層瓦斯氣體流場分布是制定井下煤層群瓦斯抽采技術(shù)方 案的決定因素。因此，提前預測井內(nèi)煤層群各煤層瓦斯含量來源及氣體流場分布顯得尤為 重要。
[0003] 然而，井下煤層瓦斯含量來源常規(guī)測試主要通過地勘鉆孔取樣、瓦斯涌出量反算 瓦斯含量、井下鉆肩解吸以及理論模型預測瓦斯含量等方法實現(xiàn)，均具有測試精度不高、測 試時效長、裝樣復雜、現(xiàn)場適用性不高等特點。同時，受井下煤層群儲層分布各異性的影響， 同一地層不同深度井內(nèi)煤層瓦斯含量來源分布測試更加困難，急需提出新的測試方式。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙 示蹤測試井，以實現(xiàn)高效準確測試井內(nèi)煤層群各煤層瓦斯含量與氣體流場分布。
[0005] 本實用新型煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤測試井，煤層群抽采瓦斯 來源及氣體流場分布雙示蹤測試井，包括示蹤氣體注入井和地面抽采井，所述地面抽采井 的數(shù)量為一個，且地面抽采井的深度貫穿煤層群厚度，同時地面抽采井為垂直井;所述示蹤 氣體注入井的數(shù)量與煤層數(shù)量一一對應，及每個煤層中具有一個示蹤氣體注入井;且各示 蹤氣體注入井到地面抽采井中心線的距離相同；
[0006] 所述示蹤氣體注入井的井底段位通過井底水泥塞密封，所述井底水泥塞位于煤層 底面接觸的地層內(nèi)；所述示蹤氣體注入井的井口段位通過井口水泥塞密封，所述井口水泥 塞位于與煤層頂面接觸的地層內(nèi)。
[0007] 進一步，所述各示蹤氣體注入井與地面抽采井的距離為50m。
[0008] 進一步，所述井底水泥塞和井口水泥塞的厚度大于或等于100mm。
[0009] 本實用新型的有益效果：
[0010] 本實用新型煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤測試井，其地面抽采井為 單一垂直井，與各煤層示蹤氣體注入井協(xié)同工作，減少了井內(nèi)煤層群瓦斯含量來源的測試 時間，提高了測試準確性;并且雙示蹤測試井不僅減少了測試的鉆井工作量，降低了測試成 本，還間接揭示了井內(nèi)各煤層的氣體流場分布，為瓦斯抽采井的結(jié)構(gòu)設(shè)計、各煤層瓦斯含量 的測試、以及安全生產(chǎn)提供了可靠依據(jù)。
【附圖說明】
[0011] 圖1為地面抽采井與示蹤氣體注入井布置示意圖；圖中：1-蹤氣體注入井，2-地面 抽米井，3_煤層，4_井底水泥塞，5_井口水泥塞，6_致密區(qū)；
[0012] 圖2為地面抽采井與示蹤氣體注入井的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。
[0014] 本實施例煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤測試井，包括示蹤氣體注入 井1和地面抽采井2,所述地面抽采井的數(shù)量為一個，且地面抽采井的深度貫穿煤層群厚度， 同時地面抽采井為垂直井;所述示蹤氣體注入井的數(shù)量與煤層數(shù)量--對應，及每個煤層3 中具有一個示蹤氣體注入井1;且各示蹤氣體注入井到地面抽采井中心線的距離相同，如圖 2所示，兩個示蹤氣體注入井1的位置在井軸向上重疊，兩個示蹤氣體注入井1到地面抽采井 2的距離相同，且距離R為50m;
[0015] 本實施例中圖1中以示蹤氣體注入井1為兩個作為例子，當然在實際實施中，示蹤 氣體注入井1的數(shù)量和煤層的數(shù)量相同；
[0016] 所述示蹤氣體注入井的井底段位通過井底水泥塞4密封，所述井底水泥塞位于煤 層底面接觸的地層內(nèi)；所述示蹤氣體注入井的井口段位通過井口水泥塞5密封，所述井口水 泥塞位于與煤層頂面接觸的地層內(nèi)。
[0017] 本實施例中，所述井底水泥塞和井口水泥塞的厚度為100_，當然在不同實施例中 水泥塞的厚度還可以大于100mm;本實施例水泥塞的厚度能保證示蹤氣體不會進入與煤層 接觸的地層中，可保證瓦斯含量來源及氣體流場分布測試的準確性。
[0018] 采用本實施例煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤測試井進行測試的方 法包括以下步驟：
[0019] 1)示蹤氣體注入井與地面抽采井成井
[0020] 在井下煤層群選定位置處完成示蹤氣體注入井1與地面抽采井2的成井;所述地面 抽采井的數(shù)量為一個，且地面抽采井的深度貫穿煤層群厚度，同時地面抽采井為垂直井;所 述示蹤氣體注入井的數(shù)量與煤層數(shù)量一一對應，及每個煤層3中具有一個示蹤氣體注入井； 注入井井身直徑為89mm，且各示蹤氣體注入井與地面抽采井的距離為50m;
[0021] 2)注入井井底密封
[0022]將示蹤氣體注入井井底段位密封，以保證各煤層注入的示蹤氣體順煤層流動，避 免示蹤氣體向致密區(qū)6流動，封井壓力為原位煤層壓力;封井技術(shù)為水泥塞封井，注入井完 井后栗入高強度水泥實現(xiàn)井底密封，水泥塞厚度為100mm;
[0023] 3)注入雙示蹤氣體
[0024] 將六氟化硫與氦氣這兩種示蹤氣體分別注入到不同煤層深度的注入井內(nèi)，且注入 的兩種示蹤氣體具有相同的溫度、壓力與體積;且兩種雙示蹤氣體的溫度與該煤層的溫度 相同，兩種雙示蹤氣體的壓力與該煤層的壓力相同；
[0025] 4)注入井井口密封
[0026] 雙示蹤氣體分別注入至各煤層后，立即將注入井井口段位密封，以保持示蹤氣體 在各煤層內(nèi)的自由流動而不泄露，封井壓力保持為原位地層壓力;封井技術(shù)為水泥塞封井， 井口部位封井作業(yè)時間不能超過l〇min，且示蹤氣體注入完成后仍能保證一定的注入井井 身強度；
[0027] 5)地面抽采井抽取混合氣體
[0028] 使用氣體采集儀在地面抽采井井口位置抽取流經(jīng)井下煤層群的混合氣體，保持混 合氣體的原有壓力，并將混合氣體樣快速輸送至實驗室完成測試；
[0029] 6)測試混合氣體比例
[0030] 采用氣相色譜儀測試混合氣體樣中氣體的成分與每種成分的含量，并計算各示蹤 氣體與混合氣體樣的體積百分比。由于各煤層的孔隙率及三維空間分布是固定的，所以根 據(jù)示蹤氣體百分比關(guān)系即可確定井下煤層群瓦斯氣體含量來源與流場分布。
[0031] 以煤層數(shù)量為2作為例子，將相同體積量的示蹤氣體SF6與示蹤氣體He以近似地層 溫度與壓力分別注入到兩煤層中的注入井中，然后迅速實現(xiàn)注入井井口段位的密封。雙示 蹤氣體SF6與He在各自煤層內(nèi)以一定的速率自由流動，但雙示蹤氣體與煤層內(nèi)瓦斯幾乎不 發(fā)生置換。從地面抽采井內(nèi)抽取煤層群內(nèi)混合氣體樣的量為W，并將含有示蹤氣體SF6與He 的混合氣體采集至氣體采集儀中，且保持混合氣體的原有溫度與壓力。采用氣相色譜儀測 試混合氣體樣中的氣體成分為SF6、He與瓦斯(CH4)，且其含量比率分別m，n及1-m-n。由于井 下煤層群各煤層內(nèi)的厚度與氣體流動特性是不變的，因此各示蹤氣體占混合氣體的比例即 是煤層瓦斯來源含量。綜上所述，測試得到煤層a內(nèi)瓦斯含量為
，煤層b 內(nèi)瓦斯含量為
[0032] 本實施例井內(nèi)煤層群瓦斯含量來源及氣流流場分布雙示蹤測試井不僅能夠快速 高效準確的測量煤層群內(nèi)各煤層的瓦斯含量，且只需要一口地面抽采井配合多口示蹤氣體 注入井協(xié)同工作，大大節(jié)省了鉆井成本，具有良好的市場潛力與應用前景。
[0033] 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本 實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范 圍，其均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1. 一種煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤測試井，其特征在于:包括示蹤氣 體注入井和地面抽采井，所述地面抽采井的數(shù)量為一個，且地面抽采井的深度貫穿煤層群 厚度，同時地面抽采井為垂直井;所述示蹤氣體注入井的數(shù)量與煤層數(shù)量-對應，及每個 煤層中具有一個示蹤氣體注入井;且各示蹤氣體注入井到地面抽采井中心線的距離相同； 所述示蹤氣體注入井的井底段位通過井底水泥塞密封，所述井底水泥塞位于煤層底面 接觸的地層內(nèi)；所述示蹤氣體注入井的井口段位通過井口水泥塞密封，所述井口水泥塞位 于與煤層頂面接觸的地層內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤測試井，其特征 在于:所述各示蹤氣體注入井與地面抽采井的距離為50m。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層群抽采瓦斯來源及氣體流場分布雙示蹤測試井，其特征 在于:所述井底水泥塞和井口水泥塞的厚度大于或等于100mm。
【文檔編號】E21B47/11GK205689203SQ201620676094
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月30日 公開號201620676094.9, CN 201620676094, CN 205689203 U, CN 205689203U, CN-U-205689203, CN201620676094, CN201620676094.9, CN205689203 U, CN205689203U
【發(fā)明人】梁運培, 何將福, 王晗, 魏進濤, 劉行
【申請人】重慶大學