废弃油井影响范围内治理瓦斯和硫化氢的探索.pdf
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1、第 9 期 山 西 焦 煤 科 技 No.92023 年 9 月Shanxi Coking Coal Science&TechnologySep.2023技术经验收稿日期:2023-05-23作者简介:彦鹏(1987),男,宁夏西吉人,2021 年毕业于辽宁工程技术大学,工程师,主要从事矿井“一通三防”管理工作(E-mail)393491240 废弃油井影响范围内治理瓦斯和硫化氢的探索彦鹏1,王晓琪2(1.国家能源集团 宁夏煤业有限责任公司双马煤矿,宁夏灵武750408;2.辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院,辽宁兴城125105)摘要针对双马煤矿井下废弃油井影响区域煤层 H2S、CH4治理
2、问题,以马探 23 废弃油井为研究对象,根据前期双马煤矿井下揭露油井情况、采掘工作面硫化氢涌出来源分析及气体参数测试结果,并结合废弃油井的井身结构、破坏形式等,对废弃油井影响区域煤层瓦斯、硫化氢等来源以及废弃油井内瓦斯和硫化氢等气体向煤层运移机制进行了分析。以废弃油井影响范围内油井立体封堵、预注碱性吸收液、喷洒吸收液治理采动涌出硫化氢等关键工艺技术为支撑,通过现场试验应用,实现废弃油井影响范围内瓦斯和硫化氢的高效治理,确保了矿井安全生产。关键词废弃油井;瓦斯治理;硫化氢;立体封堵;碱性吸收液中图分类号:TD711文献标识码:B文章编号:1672-0652(2023)09-0049-04在我国一
3、些矿区,尤其是西北地区,存在着煤炭、石油、天然气等资源共存的现象。由于石油、天然气等资源的早期开发,资源重叠区域中存在相当多的废弃油气井,这些废弃油气井给煤矿区的开采设计带来了较大困难,不仅造成资源浪费,而且在煤炭开采过程中,存在水、气、油等涌入工作面的重大安全隐患,严重制约着煤矿的安全高效生产。随着煤 炭 资 源 的 开 采,废 弃 油 井 影 响 区 域 瓦斯、硫化氢等有毒有害气体的防治已经成为煤矿灾害治理的又一重大难题。王金国等1通过煤矿井田内废弃油井治理的探索与实践研究,提出禾草沟煤矿采区范围内废弃油气井的地面治理方法;马智等2-3提出废弃油井风险分类及治理方案,针对废弃油井的封堵提出
4、立体封堵技术方案;靳华等4-5针对废弃石油井对煤矿采掘活动的危害及现场初步的治理技术提出研究方案;胡全宏等6-8针对废弃油井影响区域煤层瓦斯和硫化氢分布规律、来源分析和治理技术等研究,提出适用现场治理技术措施;索永录等9-10针对废弃石油井周围煤层中油层气扩散渗流规律进行研究,得出煤层气随压力、时间与扩散半径的规律,有效指导现场划定废弃石油井内有毒有害气体影响范围。以上研究为矿区资源重叠区域废弃油井影响范围内瓦斯和硫化氢等有毒有害气体的高效治理提供了示范。但是具体矿井地质条件不同,在废弃油井影响范围内治理瓦斯和硫化氢仍需要展开研究。1马探 23 废弃油井地面封堵情况1.1马探 23 废弃油井概
5、况马探 23 废弃油井位于宁夏盐池冯记沟乡岔岱村,处于双马煤矿 I0104106 工作面内,距离该工作面切眼 956 m,距离工作面回风巷 154 m,距离运输巷127 m,距离马探 29 废弃油井 905 m.马探 23 废弃油井揭露地层情况见表 1.1.2马探 23 废弃油井地面封堵方案马探 23 油井为有套管油井(有资料),经调查发现该油井有偷采情况,所以认定为无封堵水泥,归为II 类油井,油井中可能含有水、油、气,可能在揭露时涌出,导致人员伤害。根据该废弃油井治理方案,先进行井上地面封堵治理再进行井下处理,因为油井正在偷采,所以油井封堵前不需要透井。马探 23 废弃油井地面封堵治理参数
6、见表 2.表 1马探 23 废弃油井揭露地层情况表油井编号第四系/m古近系/m侏罗系/m三叠系/m安定组直罗组延安组至长 10累深/m位置马探 2313.676.76467.22906661 177.506 工作面表 2马探 23 废弃油井地面封堵治理参数表井号坐标参数XY地面标高/m18-2 煤底板标高/m封堵深度/m备注马探 234 181 093.36398 323.88+1 382.5+886601无资料1.3马探 23 废弃油井地面封堵情况马探 23 废弃油井地面有抽采设备,2019 年 3 月18 日开始进行地面封堵工程,并严格按照地面封堵程序进行。3 月 20 日,进行洗井作业,
7、确定井内无油管及其他异物,在井口向下 600 m 处施工人工井底,候凝 24 h 后,对井底进行了耐压试验。3 月 24 日,地面封堵治理工作完毕,施工设备进行搬迁,施工地面封堵标示牌、恢复植被。废弃油井井深结构示意图见图 1.图 1废弃油井井身结构示意图2瓦斯和硫化氢超前探测及分布规律为了掌握 23 废弃油井影响区域气体原始浓度分布规律,利用在该废弃油井影响区域施工的注硫化氢吸收液钻孔进行了气体成分测定。该废弃油井距离I0104106 综 采 工 作 面 切 眼 956 m,其 中 油 井 前 后200 m 范围内,在 I0104106 回风巷、运输巷分别设计施工 41 个钻孔,实际初期在
8、I0104106 回风巷施工 30个钻孔(F14 F44),后期补充施工完成 10 个钻孔。I0104106 工作面该废弃油井影响区域硫化氢浓度测试钻孔布置见图 2.I0104106 工作面马探 23 废弃油井影响区域注碱性吸收液钻孔施工期间,在油井地面封堵前后通过取样分析对钻孔内气体成分进行了测试(主要分析成分:CH4、CO2、H2S、CO、O2等)。根据测定结果统计,初期在该废弃油井影响区域沿 I0104106 工作面走向在回风巷共施工钻孔 27 个,测定钻孔内硫化氢浓度最高 为 2600 10-6(F38 钻 孔,距 废 弃 油 井 中 心170 m),另外 F35 钻孔(距废弃油井中心
9、 140 m)硫化氢浓度 为 2400 10-6,其 他 钻 孔 硫 化 氢 浓 度 均 在100010-6以下。预注碱性吸收液钻孔施工完成后再次测定,F38 钻孔实测硫化氢浓度 130010-6,F35钻孔实测硫化氢浓度 6810-6,其他钻孔除 F26(19110-6)、F30(12410-6)以外硫化氢浓度均在 10010-6以下(约 2/3 钻孔硫化氢浓度在 1010-6以下)。马探 23 废弃油井影响域内钻孔硫化氢浓度测定结果分类统计见表 3,表 4.为进一步分析废弃油井影响范围内瓦斯、硫化氢气体浓度的分布规律,以马探 23 废弃油井中心为基准,I0104106 工作面马探 23 废
10、弃油井地面钻孔封堵前后钻孔甲烷、硫化氢浓度分布规律见图 36.由图36 可知:05山 西 焦 煤 科 技2023 年第 9 期图 2硫化氢浓度测试钻孔布置图表 3钻孔初期硫化氢浓度分类统计表序号硫化氢浓度/10-6对应钻孔编号钻孔个数1100 以下F27、F28、F29、F31、F32、F33、F34721001000F26、F30、F36、F37、F39、F40、F41731000 以上F35、F382表 4钻孔后期硫化氢浓度分类统计表序号硫化氢浓度/10-6对应钻孔编号钻孔个数110 以下F15F20、F22F25、F27F29、F31、F33、F34、F37、F4018210100F21
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