近日，陜西省煤層氣公司承擔的科研項目《“三軟”煤層地面煤層氣鉆采關鍵技術研究》順利通過陜西煤業股份有限公司驗收，標志著該公司成功突破復雜煤層地面瓦斯抽采難題。依托該項目研究，公司針對“三軟”煤層瓦斯賦存高、滲透率低、成孔難的工程瓶頸，創新構建水平井“鉆井——壓裂——排采”一體化成套技術體系，為煤礦安全生產與綠色開采筑牢技術根基，在煤炭行業技術革新進程中邁出關鍵一步。

“三軟”煤層：瓦斯抽采的“硬骨頭”

“三軟”煤層是指由軟頂板巖層、軟主采煤層和軟底板巖層構成的復合地質體，屬于煤礦開采中的特殊困難條件。此類煤層因其煤體松軟破碎、地應力復雜、瓦斯賦存壓力高，導致傳統井下瓦斯抽采技術面臨成孔穩定性差、壓裂改造效果有限、排采系統適應性差等瓶頸，嚴重制約煤礦產能釋放和安全開采。以韓城礦區石炭二疊系煤層為例，該區域煤層瓦斯含量豐富，達到15m3/t以上。2018年以前，國內相關油氣勘探開發企業在韓城礦區實施了千余口地面煤層氣抽采井，但由于技術與地質條件不匹配，瓦斯抽采始終未取得突破。韓城礦區特殊的瓦斯地質條件，決定了常規方法難以有效解決抽采難題。

技術攻關：從井下到地面的思路革新

針對韓城礦區3號煤層特性及井下瓦斯治理覆蓋范圍有限的難題，該公司聯合陜煤集團韓城礦業公司，以“超前區域瓦斯治理”為核心目標，創新應用地面煤層頂板水平井鉆井及分段壓裂工藝技術，在韓城礦區王峰煤礦首采區部署實施23口地面L型水平井，全力預抽煤礦瓦斯。

在鉆井工程環節，通過研發地質力學模型，優化井身剖面設計，實現水平井造斜點、靶前距、矢量入靶參數動態調整，應用隨鉆測量（MWD）技術實時精準監控井眼軌跡，成井率達100%，單井施工周期縮短至18天，井眼軌跡誤差控制在±0.5°以內。壓裂作業時，研發耐高溫、低殘渣的滑溜水壓裂液體系，降低儲層傷害，并優選油管拖動噴砂射孔壓裂及橋塞射孔聯作壓裂兩種方式進行分段分簇壓裂，形成多級裂縫網絡，人工裂縫擴展長度達322m，單井每日抽采量最高達9600m3，創韓城礦區地面井抽采最高紀錄。排采過程中，針對性開發防腐蝕、防偏磨、防煤粉、防氣鎖的“四防”工藝體系，選用適配的射流泵等設備與智能控制系統，實現排采參數實時優化，有效減少設備檢修時間，顯著提升泵效和產能。

實踐成效：安全效益與經濟效益雙贏

依托在韓城礦區成功落地的煤層氣鉆、壓、采一體化成套技術體系，該公司在王峰煤礦已累計抽采煤礦瓦斯7200萬m3，甲烷濃度高達94%，成功破解“三軟”煤層瓦斯抽采難題，有效降低采煤工作面瓦斯濃度超限風險，減少瓦斯突出事故隱患。目前，抽采的瓦斯被用于臨時發電站發電，日發電量約12萬kW·h，累計發電量4232萬kW·h，所發電能全部供礦井自用，實現了煤炭資源的綠色開采。此外，該公司正在全力建設2023年國家能源局首批煤礦瓦斯高效抽采利用和煤層氣勘探開發示范項目——王峰煤礦瓦斯綜合治理項目，項目建成后，地面預抽的高濃度瓦斯將實現梯級利用，真正將瓦斯這一安全隱患轉化為綠色清潔能源。

相關技術負責人表示，該鉆、壓、采一體化技術體系不僅適用于碎軟、低滲透性煤層瓦斯高效預抽，還可推廣應用于強突出煤層超前增透、瓦斯與礦壓協同防治等領域，為同類地質條件礦區提供可復制的技術范本。（郭燕珩  穆瑞東）