采煤工作面过油气井关键技术实践

王慧林 王金国 张大明

（1.中煤陕西榆林能源化工有限公司，陕西 榆林 719000；2.延安市禾草沟煤业有限公司，陕西 延安 717300；3.辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新 123000）

禾草沟井田位于延长油田股份有限公司子长采油厂和瓦窑堡采油厂的新庄油区与羊马河油区，面积83.7093km2。井田范围内分布着各类油气井总计1005口，其中，废弃油井71口，这些废弃油气井不仅造成了煤炭损失严重，遗留煤柱后期无法再布置工作面进行开采，给国家造成巨大的资源浪费，而且面临着在油气井附近开采危险性大和搬家倒面频繁的问题[1]。因此，采煤工作面如何安全快速地过油气井是亟待解决的问题。

1 废弃井治理

为了解决煤矿安全生产中废弃油气井重大安全隐患和解放预留安全煤柱，经过初步讨论和方案比选，制定了“地面施工作业井下三段封堵”的技术工艺办法，设计出对该井工艺技术采取“初步调研分析诊断、表套固化、专业通井、钻头调配、井筒检测、分段封堵和施压验收（简称：7S)”等7个环节实现的技术工艺路线，完成封堵治理全过程，用“3G7S工艺”（group3section7)表示[2]。

在已收集资料和现场踏勘的基础上，结合油田地质条件和裸眼井的特性，进行初步分析诊断，提出地面作业，井下三段式封堵工艺[3]；为进一步搞清井下结构和油气水状况，必须进行专业通井和井筒检测后，根据与掌握资料偏差，修订完善封堵方案。

在拟定的采用3G7S工艺方案进行三段封堵方案中，设计采取第一段注入1.5m3浓度为10%的软密封特种材料；第二段注入大约为25m3的油井水泥砂浆；最后第三段灌注大约5m3的油井水泥沙浆，并做好井口封堵。3G7S方案的具体设计参数见表1。

表1 5-14井施工参数设计

禾草沟煤矿三口废弃油井均采用三段式封堵后，如图1所示，在原油井井筒位置形成水泥柱，硬度明显大于煤层，井下采煤工作面通过该位置时，有可能对采煤机造成一定的影响[4]。

2 采煤工作面过废弃井措施

2.1 工作面及油井位置

50104工作面回采过程中，当工作面推到1520m附近将会揭露已经报废的油井，如图2所示。

图2 油井位置图

2.2 施工方案

（1）在采煤工作面距废弃油井5m距离之前，事先安装好排水泵和排水管，同时在采煤工作面附近备足防火器材。

（2）在50104工作面接近每个油井设计位置5.0m时，在油井设计位置上下各5.0m范围内，使用风煤钻打水平钻孔，钻孔孔深不小于5.0m，孔间距为0.1m，采煤机截割累计深度不得大于4.8m，探孔工作直至揭露此油井时停止。在钻井过程中，应密切注意钻进过程中的异常现象，找出异常点，并进行钻孔加密直至套管揭露。

（3）在准备揭露的某个油井的前后左右10m范围内，三班煤机割煤时，必须将煤机割煤速度降至1～2m/min。在施工探孔过程中，或是采煤机割煤过程中，如果发现有异常现象，如截割时或打探孔时有异常响声、煤壁松软片帮等现象，立即停止截割或钻孔，查明原因后进行处理。

（4）在确定油井位置后，经瓦检员检测有害气体不超标、无油涌出、无水害发生后，采用手镐或风镐的方式揭露油井。

（5）在采煤工作面的胶带运输巷内的适当位置开挖一个临时水仓，并安装好水泵和排水管路，如有积水涌出，可以及时将水排出采煤工作面。

2.3 切割油井套管安全技术措施

（1）过油井之前，必须备足封堵油井材料及相关施工工具。对于已经安全揭露的油井，使用电动角磨机配合锯弓进行切管。切管时必须两人一起操作，1人切割，1人向切割口浇水。使用角磨机切割钢管时，必须量好切割深度，不可一次割透。快透时须使用锯弓或锤子铁钉慢慢穿透，打开一小口，此时进行管内油、气体、水等情况检测。

（2）如发现管内有气体、油、水、泥浆等涌出，必须停止切割，且不得将切割工具拿开，待查明管内油、气、水、泥浆等情况后，在确保作业场所无危险时，先割开一个小口释放油、气、水等压力，当管内有大量水涌出时，利用事先准备好的排水设施进行排水；当管内有气体涌出时，采用压风管对着切口吹风排除套管内气体。

（3）当套管内没有气体、油、水等涌出时，可以直接使用氧气焊割的方法沿着顶板切割掉油管；在底板处油管周围开挖直径大于0.6m、深度大于0.6m深坑，然后对油管进行切割，切割深度低于底板0.2m，最后用混凝土浇灌底板套管和深坑进行封堵。在油管切割完成后，油管顶板口可使用高分子充填材料及加固材料，利用油管与井壁之间的间隙进行封堵，其封堵高度不小于60m，待高分子材料等凝固达到一定强度后，方可允许工作面恢复生产。

（4）在通过油井过程中，需加强液压支架支护强度，保证初撑力达到规定值，每班由支架工负责调整支架状态，确保每架接顶严实，起到更好的支撑作用，从而减小油井周围围岩变形，避免油井涌出大量有害气体。

（5）经检查油管周围瓦斯浓度低于0.5%，方可实施电气焊，将油管割掉。瓦斯员随时检查油井设计位置下风侧20m范围内的瓦斯浓度。当油井下风侧瓦斯浓度超过0.5%时，立即停止煤机运行，落下煤机摇臂，切断煤机供电电源，将油井周围支护牢固，同时切断油井下风侧工作面及回风巷道所有供电电源。

（6）如果油井瓦斯涌出导致回风巷道中瓦斯浓度超过规定且暂时无法处理时，由现场安检员或跟班队长组织专人负责撤出回风巷作业人员，并在回风巷道通道上设置专人警戒，将沿途所有人员撤离到进风侧区域内待命。严禁人员进入瓦斯流经巷道，避免油井涌出的高浓度瓦斯引发瓦斯事故。

3 结语

油气资源遗留下的废弃井严重地影响了资源重叠区范围内的煤炭资源安全开采，国内外关于煤矿与油气井协调、安全的开采经验报道很少。因此，本文提出了废弃油气井的治理方案，同时着重对采煤工作面过废弃油井时的施工方案和切割油井套管安全技术措施进行了研究。通过以上技术方案的实施，禾草沟煤矿成功地实现了井下工作面安全快速回采工作。