采煤工作面過油氣井關鍵技術實踐

王慧林 王金國 張大明

（1.中煤陜西榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 719000；2.延安市禾草溝煤業有限公司，陜西 延安 717300；3.遼寧工程技術大學礦業學院，遼寧 阜新 123000）

禾草溝井田位于延長油田股份有限公司子長采油廠和瓦窯堡采油廠的新莊油區與羊馬河油區，面積83.7093km2。井田范圍內分布著各類油氣井總計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重，遺留煤柱后期無法再布置工作面進行開采，給國家造成巨大的資源浪費，而且面臨著在油氣井附近開采危險性大和搬家倒面頻繁的問題[1]。因此，采煤工作面如何安全快速地過油氣井是亟待解決的問題。

1 廢棄井治理

為了解決煤礦安全生產中廢棄油氣井重大安全隱患和解放預留安全煤柱，經過初步討論和方案比選，制定了“地面施工作業井下三段封堵”的技術工藝辦法，設計出對該井工藝技術采取“初步調研分析診斷、表套固化、專業通井、鉆頭調配、井筒檢測、分段封堵和施壓驗收（簡稱：7S)”等7個環節實現的技術工藝路線，完成封堵治理全過程，用“3G7S工藝”（group3section7)表示[2]。

在已收集資料和現場踏勘的基礎上，結合油田地質條件和裸眼井的特性，進行初步分析診斷，提出地面作業，井下三段式封堵工藝[3]；為進一步搞清井下結構和油氣水狀況，必須進行專業通井和井筒檢測后，根據與掌握資料偏差，修訂完善封堵方案。

在擬定的采用3G7S工藝方案進行三段封堵方案中，設計采取第一段注入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方案的具體設計參數見表1。

表1 5-14井施工參數設計

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該位置時，有可能對采煤機造成一定的影響[4]。

2 采煤工作面過廢棄井措施

2.1 工作面及油井位置

50104工作面回采過程中，當工作面推到1520m附近將會揭露已經報廢的油井，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，同時在采煤工作面附近備足防火器材。

（2）在50104工作面接近每個油井設計位置5.0m時，在油井設計位置上下各5.0m范圍內，使用風煤鉆打水平鉆孔，鉆孔孔深不小于5.0m，孔間距為0.1m，采煤機截割累計深度不得大于4.8m，探孔工作直至揭露此油井時停止。在鉆井過程中，應密切注意鉆進過程中的異常現象，找出異常點，并進行鉆孔加密直至套管揭露。

（3）在準備揭露的某個油井的前后左右10m范圍內，三班煤機割煤時，必須將煤機割煤速度降至1～2m/min。在施工探孔過程中，或是采煤機割煤過程中，如果發現有異常現象，如截割時或打探孔時有異常響聲、煤壁松軟片幫等現象，立即停止截割或鉆孔，查明原因后進行處理。

（4）在確定油井位置后，經瓦檢員檢測有害氣體不超標、無油涌出、無水害發生后，采用手鎬或風鎬的方式揭露油井。

（5）在采煤工作面的膠帶運輸巷內的適當位置開挖一個臨時水倉，并安裝好水泵和排水管路，如有積水涌出，可以及時將水排出采煤工作面。

2.3 切割油井套管安全技術措施

（1）過油井之前，必須備足封堵油井材料及相關施工工具。對于已經安全揭露的油井，使用電動角磨機配合鋸弓進行切管。切管時必須兩人一起操作，1人切割，1人向切割口澆水。使用角磨機切割鋼管時，必須量好切割深度，不可一次割透。快透時須使用鋸弓或錘子鐵釘慢慢穿透，打開一小口，此時進行管內油、氣體、水等情況檢測。

（2）如發現管內有氣體、油、水、泥漿等涌出，必須停止切割，且不得將切割工具拿開，待查明管內油、氣、水、泥漿等情況后，在確保作業場所無危險時，先割開一個小口釋放油、氣、水等壓力，當管內有大量水涌出時，利用事先準備好的排水設施進行排水；當管內有氣體涌出時，采用壓風管對著切口吹風排除套管內氣體。

（3）當套管內沒有氣體、油、水等涌出時，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挖直徑大于0.6m、深度大于0.6m深坑，然后對油管進行切割，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行封堵，其封堵高度不小于60m，待高分子材料等凝固達到一定強度后，方可允許工作面恢復生產。

（4）在通過油井過程中，需加強液壓支架支護強度，保證初撐力達到規定值，每班由支架工負責調整支架狀態，確保每架接頂嚴實，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）經檢查油管周圍瓦斯濃度低于0.5%，方可實施電氣焊，將油管割掉。瓦斯員隨時檢查油井設計位置下風側20m范圍內的瓦斯濃度。當油井下風側瓦斯濃度超過0.5%時，立即停止煤機運行，落下煤機搖臂，切斷煤機供電電源，將油井周圍支護牢固，同時切斷油井下風側工作面及回風巷道所有供電電源。

（6）如果油井瓦斯涌出導致回風巷道中瓦斯濃度超過規定且暫時無法處理時，由現場安檢員或跟班隊長組織專人負責撤出回風巷作業人員，并在回風巷道通道上設置專人警戒，將沿途所有人員撤離到進風側區域內待命。嚴禁人員進入瓦斯流經巷道，避免油井涌出的高濃度瓦斯引發瓦斯事故。

3 結語

油氣資源遺留下的廢棄井嚴重地影響了資源重疊區范圍內的煤炭資源安全開采，國內外關于煤礦與油氣井協調、安全的開采經驗報道很少。因此，本文提出了廢棄油氣井的治理方案，同時著重對采煤工作面過廢棄油井時的施工方案和切割油井套管安全技術措施進行了研究。通過以上技術方案的實施，禾草溝煤礦成功地實現了井下工作面安全快速回采工作。