近日，陕西省煤层气公司承担的科研项目《“三软”煤层地面煤层气钻采关键技术研究》顺利通过陕西煤业股份有限公司验收，标志着该公司成功突破复杂煤层地面瓦斯抽采难题。依托该项目研究，公司针对“三软”煤层瓦斯赋存高、渗透率低、成孔难的工程瓶颈，创新构建水平井“钻井——压裂——排采”一体化成套技术体系，为煤矿安全生产与绿色开采筑牢技术根基，在煤炭行业技术革新进程中迈出关键一步。

“三软”煤层：瓦斯抽采的“硬骨头”

“三软”煤层是指由软顶板岩层、软主采煤层和软底板岩层构成的复合地质体，属于煤矿开采中的特殊困难条件。此类煤层因其煤体松软破碎、地应力复杂、瓦斯赋存压力高，导致传统井下瓦斯抽采技术面临成孔稳定性差、压裂改造效果有限、排采系统适应性差等瓶颈，严重制约煤矿产能释放和安全开采。以韩城矿区石炭二叠系煤层为例，该区域煤层瓦斯含量丰富，达到15m3/t以上。2018年以前，国内相关油气勘探开发企业在韩城矿区实施了千余口地面煤层气抽采井，但由于技术与地质条件不匹配，瓦斯抽采始终未取得突破。韩城矿区特殊的瓦斯地质条件，决定了常规方法难以有效解决抽采难题。

技术攻关：从井下到地面的思路革新

针对韩城矿区3号煤层特性及井下瓦斯治理覆盖范围有限的难题，该公司联合陕煤集团韩城矿业公司，以“超前区域瓦斯治理”为核心目标，创新应用地面煤层顶板水平井钻井及分段压裂工艺技术，在韩城矿区王峰煤矿首采区部署实施23口地面L型水平井，全力预抽煤矿瓦斯。

在钻井工程环节，通过研发地质力学模型，优化井身剖面设计，实现水平井造斜点、靶前距、矢量入靶参数动态调整，应用随钻测量（MWD）技术实时精准监控井眼轨迹，成井率达100%，单井施工周期缩短至18天，井眼轨迹误差控制在±0.5°以内。压裂作业时，研发耐高温、低残渣的滑溜水压裂液体系，降低储层伤害，并优选油管拖动喷砂射孔压裂及桥塞射孔联作压裂两种方式进行分段分簇压裂，形成多级裂缝网络，人工裂缝扩展长度达322m，单井每日抽采量最高达9600m3，创韩城矿区地面井抽采最高纪录。排采过程中，针对性开发防腐蚀、防偏磨、防煤粉、防气锁的“四防”工艺体系，选用适配的射流泵等设备与智能控制系统，实现排采参数实时优化，有效减少设备检修时间，显著提升泵效和产能。

实践成效：安全效益与经济效益双赢

依托在韩城矿区成功落地的煤层气钻、压、采一体化成套技术体系，该公司在王峰煤矿已累计抽采煤矿瓦斯7200万m3，甲烷浓度高达94%，成功破解“三软”煤层瓦斯抽采难题，有效降低采煤工作面瓦斯浓度超限风险，减少瓦斯突出事故隐患。目前，抽采的瓦斯被用于临时发电站发电，日发电量约12万kW·h，累计发电量4232万kW·h，所发电能全部供矿井自用，实现了煤炭资源的绿色开采。此外，该公司正在全力建设2023年国家能源局首批煤矿瓦斯高效抽采利用和煤层气勘探开发示范项目——王峰煤矿瓦斯综合治理项目，项目建成后，地面预抽的高浓度瓦斯将实现梯级利用，真正将瓦斯这一安全隐患转化为绿色清洁能源。

相关技术负责人表示，该钻、压、采一体化技术体系不仅适用于碎软、低渗透性煤层瓦斯高效预抽，还可推广应用于强突出煤层超前增透、瓦斯与矿压协同防治等领域，为同类地质条件矿区提供可复制的技术范本。（郭燕珩  穆瑞东）