采煤工作面過(guò)油氣井關(guān)鍵技術(shù)實(shí)踐

王慧林 王金國(guó) 張大明

（1.中煤陜西榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 719000；2.延安市禾草溝煤業(yè)有限公司，陜西 延安 717300；3.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000）

禾草溝井田位于延長(zhǎng)油田股份有限公司子長(zhǎng)采油廠和瓦窯堡采油廠的新莊油區(qū)與羊馬河油區(qū)，面積83.7093km2。井田范圍內(nèi)分布著各類油氣井總計(jì)1005口，其中，廢棄油井71口，這些廢棄油氣井不僅造成了煤炭損失嚴(yán)重，遺留煤柱后期無(wú)法再布置工作面進(jìn)行開(kāi)采，給國(guó)家造成巨大的資源浪費(fèi)，而且面臨著在油氣井附近開(kāi)采危險(xiǎn)性大和搬家倒面頻繁的問(wèn)題[1]。因此，采煤工作面如何安全快速地過(guò)油氣井是亟待解決的問(wèn)題。

1 廢棄井治理

為了解決煤礦安全生產(chǎn)中廢棄油氣井重大安全隱患和解放預(yù)留安全煤柱，經(jīng)過(guò)初步討論和方案比選，制定了“地面施工作業(yè)井下三段封堵”的技術(shù)工藝辦法，設(shè)計(jì)出對(duì)該井工藝技術(shù)采取“初步調(diào)研分析診斷、表套固化、專業(yè)通井、鉆頭調(diào)配、井筒檢測(cè)、分段封堵和施壓驗(yàn)收（簡(jiǎn)稱：7S)”等7個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)工藝路線，完成封堵治理全過(guò)程，用“3G7S工藝”（group3section7)表示[2]。

在已收集資料和現(xiàn)場(chǎng)踏勘的基礎(chǔ)上，結(jié)合油田地質(zhì)條件和裸眼井的特性，進(jìn)行初步分析診斷，提出地面作業(yè)，井下三段式封堵工藝[3]；為進(jìn)一步搞清井下結(jié)構(gòu)和油氣水狀況，必須進(jìn)行專業(yè)通井和井筒檢測(cè)后，根據(jù)與掌握資料偏差，修訂完善封堵方案。

在擬定的采用3G7S工藝方案進(jìn)行三段封堵方案中，設(shè)計(jì)采取第一段注入1.5m3濃度為10%的軟密封特種材料；第二段注入大約為25m3的油井水泥砂漿；最后第三段灌注大約5m3的油井水泥沙漿，并做好井口封堵。3G7S方案的具體設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 5-14井施工參數(shù)設(shè)計(jì)

禾草溝煤礦三口廢棄油井均采用三段式封堵后，如圖1所示，在原油井井筒位置形成水泥柱，硬度明顯大于煤層，井下采煤工作面通過(guò)該位置時(shí)，有可能對(duì)采煤機(jī)造成一定的影響[4]。

2 采煤工作面過(guò)廢棄井措施

2.1 工作面及油井位置

50104工作面回采過(guò)程中，當(dāng)工作面推到1520m附近將會(huì)揭露已經(jīng)報(bào)廢的油井，如圖2所示。

圖2 油井位置圖

2.2 施工方案

（1）在采煤工作面距廢棄油井5m距離之前，事先安裝好排水泵和排水管，同時(shí)在采煤工作面附近備足防火器材。

（2）在50104工作面接近每個(gè)油井設(shè)計(jì)位置5.0m時(shí)，在油井設(shè)計(jì)位置上下各5.0m范圍內(nèi)，使用風(fēng)煤鉆打水平鉆孔，鉆孔孔深不小于5.0m，孔間距為0.1m，采煤機(jī)截割累計(jì)深度不得大于4.8m，探孔工作直至揭露此油井時(shí)停止。在鉆井過(guò)程中，應(yīng)密切注意鉆進(jìn)過(guò)程中的異?，F(xiàn)象，找出異常點(diǎn)，并進(jìn)行鉆孔加密直至套管揭露。

（3）在準(zhǔn)備揭露的某個(gè)油井的前后左右10m范圍內(nèi)，三班煤機(jī)割煤時(shí)，必須將煤機(jī)割煤速度降至1～2m/min。在施工探孔過(guò)程中，或是采煤機(jī)割煤過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)有異常現(xiàn)象，如截割時(shí)或打探孔時(shí)有異常響聲、煤壁松軟片幫等現(xiàn)象，立即停止截割或鉆孔，查明原因后進(jìn)行處理。

（4）在確定油井位置后，經(jīng)瓦檢員檢測(cè)有害氣體不超標(biāo)、無(wú)油涌出、無(wú)水害發(fā)生后，采用手鎬或風(fēng)鎬的方式揭露油井。

（5）在采煤工作面的膠帶運(yùn)輸巷內(nèi)的適當(dāng)位置開(kāi)挖一個(gè)臨時(shí)水倉(cāng)，并安裝好水泵和排水管路，如有積水涌出，可以及時(shí)將水排出采煤工作面。

2.3 切割油井套管安全技術(shù)措施

（1）過(guò)油井之前，必須備足封堵油井材料及相關(guān)施工工具。對(duì)于已經(jīng)安全揭露的油井，使用電動(dòng)角磨機(jī)配合鋸弓進(jìn)行切管。切管時(shí)必須兩人一起操作，1人切割，1人向切割口澆水。使用角磨機(jī)切割鋼管時(shí)，必須量好切割深度，不可一次割透?？焱笗r(shí)須使用鋸弓或錘子鐵釘慢慢穿透，打開(kāi)一小口，此時(shí)進(jìn)行管內(nèi)油、氣體、水等情況檢測(cè)。

（2）如發(fā)現(xiàn)管內(nèi)有氣體、油、水、泥漿等涌出，必須停止切割，且不得將切割工具拿開(kāi)，待查明管內(nèi)油、氣、水、泥漿等情況后，在確保作業(yè)場(chǎng)所無(wú)危險(xiǎn)時(shí)，先割開(kāi)一個(gè)小口釋放油、氣、水等壓力，當(dāng)管內(nèi)有大量水涌出時(shí)，利用事先準(zhǔn)備好的排水設(shè)施進(jìn)行排水；當(dāng)管內(nèi)有氣體涌出時(shí)，采用壓風(fēng)管對(duì)著切口吹風(fēng)排除套管內(nèi)氣體。

（3）當(dāng)套管內(nèi)沒(méi)有氣體、油、水等涌出時(shí)，可以直接使用氧氣焊割的方法沿著頂板切割掉油管；在底板處油管周圍開(kāi)挖直徑大于0.6m、深度大于0.6m深坑，然后對(duì)油管進(jìn)行切割，切割深度低于底板0.2m，最后用混凝土澆灌底板套管和深坑進(jìn)行封堵。在油管切割完成后，油管頂板口可使用高分子充填材料及加固材料，利用油管與井壁之間的間隙進(jìn)行封堵，其封堵高度不小于60m，待高分子材料等凝固達(dá)到一定強(qiáng)度后，方可允許工作面恢復(fù)生產(chǎn)。

（4）在通過(guò)油井過(guò)程中，需加強(qiáng)液壓支架支護(hù)強(qiáng)度，保證初撐力達(dá)到規(guī)定值，每班由支架工負(fù)責(zé)調(diào)整支架狀態(tài)，確保每架接頂嚴(yán)實(shí)，起到更好的支撐作用，從而減小油井周圍圍巖變形，避免油井涌出大量有害氣體。

（5）經(jīng)檢查油管周圍瓦斯?jié)舛鹊陀?.5%，方可實(shí)施電氣焊，將油管割掉。瓦斯員隨時(shí)檢查油井設(shè)計(jì)位置下風(fēng)側(cè)20m范圍內(nèi)的瓦斯?jié)舛?。?dāng)油井下風(fēng)側(cè)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)0.5%時(shí)，立即停止煤機(jī)運(yùn)行，落下煤機(jī)搖臂，切斷煤機(jī)供電電源，將油井周圍支護(hù)牢固，同時(shí)切斷油井下風(fēng)側(cè)工作面及回風(fēng)巷道所有供電電源。

（6）如果油井瓦斯涌出導(dǎo)致回風(fēng)巷道中瓦斯?jié)舛瘸^(guò)規(guī)定且暫時(shí)無(wú)法處理時(shí)，由現(xiàn)場(chǎng)安檢員或跟班隊(duì)長(zhǎng)組織專人負(fù)責(zé)撤出回風(fēng)巷作業(yè)人員，并在回風(fēng)巷道通道上設(shè)置專人警戒，將沿途所有人員撤離到進(jìn)風(fēng)側(cè)區(qū)域內(nèi)待命。嚴(yán)禁人員進(jìn)入瓦斯流經(jīng)巷道，避免油井涌出的高濃度瓦斯引發(fā)瓦斯事故。

3 結(jié)語(yǔ)

油氣資源遺留下的廢棄井嚴(yán)重地影響了資源重疊區(qū)范圍內(nèi)的煤炭資源安全開(kāi)采，國(guó)內(nèi)外關(guān)于煤礦與油氣井協(xié)調(diào)、安全的開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)報(bào)道很少。因此，本文提出了廢棄油氣井的治理方案，同時(shí)著重對(duì)采煤工作面過(guò)廢棄油井時(shí)的施工方案和切割油井套管安全技術(shù)措施進(jìn)行了研究。通過(guò)以上技術(shù)方案的實(shí)施，禾草溝煤礦成功地實(shí)現(xiàn)了井下工作面安全快速回采工作。