渗煤层压裂增透技术研究.ppt

低渗煤层水力压裂增透技术 崔宏伟 我国低透煤层增透技术现状 我国自20世纪70年代以来对低透气性、难抽、高瓦斯和突出危险煤层进行了多种瓦斯抽采卸压增透技术的探索性试验研究。基于对突出机理认识，目前防治瓦斯灾害遵循：卸压、增透并强化抽采瓦斯、提高煤体稳定性、改变煤体性质等基本原则，对于单一煤层采用了诸如：水力压裂、水力冲孔、水力割缝、水力挤出、深孔松动爆破和深孔控制爆破等增透、增加抽采率措施。 增加煤层透气性是提高瓦斯抽采率的关键 多年来，为提高瓦斯瓦斯抽采率，科研工作者、工程技术人员采用了提高抽采设备功率、增大抽采孔径、增加抽采孔数、采用新技术等措施，煤层透气性低是影响瓦斯抽采率的根本原因。因此，提高瓦斯抽采率，关键是研究出低渗煤层增加透气性的实用技术。 我国低透煤层增透技术现状 水力冲孔技术在钻冲影响范围内地应力降低、使煤层透气性增高，促进瓦斯解吸和排放，煤体强度增高和湿度增加，但是一般只能应用f值小于0.5的软煤层，适用性差、工艺复杂，主要用于石门揭煤或自喷能力强的软分层；水力割缝技术能提高瓦斯自然排放量，起到增透与卸压的效果，但割缝深度不够，保护距离不足，工作量大；水力挤出技术可以造成煤体位移，为瓦斯运移提供通道，但效果不明显。重要的是上述措施导致操作工人与煤体“短兵相接”，作业现场极可能因孔口突然喷出的大量高压力煤与瓦斯酿成重大事故，危险性极大；而且这些措施的卸压影响半径不大. 水力压裂增透技术 井下水力定向压裂增透技术的基本原理是借助高压流体对煤层双重介质体的劈裂作用，通过气固液多相多场耦合，使弱面发生张开、扩展和延伸，一方面原生孔裂隙的张开和扩展，增加了煤体孔隙率，另一方面原生孔裂隙的延伸增加了裂隙之间的连通，从而形成相互交织的多裂隙连通网络，增加了瓦斯的运移通道。 压裂增透原理 压力水进入煤层之后，依次进入一级弱面（张开度较大的层理或切割裂隙）、二级裂隙弱面、原生微裂隙，同时压力水在裂隙弱面内对壁面产生内压作用下，导致裂隙弱面发生扩展、延伸、以至相互之间发生联接贯通过程实现压裂分解。从而使内部裂隙弱面的扩展、延伸、以及相互之间贯通，形成相互交织的贯通裂隙网络，达到提高煤层渗透率的目的。 压裂工艺 钻孔 封孔 连接压裂装备及管路 养护混凝土 实施压裂 监测压力、流量 压力是否突然降低 流量是否突然增大 停止压裂 收集数据 是 否 水力压裂示意图 压裂泵组 压裂管路 高压管路一般包括两部分，即孔内联接高压管和孔外联接高压管。孔内联接高压管为厚壁无缝高压钢管，孔外联接管为抗高压软胶管。 应用实例 平煤十矿位于平顶山矿区东部，瓦斯含量12.7～30 m3/t，瓦斯压力1.5～2.4MPa，极难抽采，属突出煤层。2008年10月，在24110工作面机巷、风巷、对应的底抽巷进行井下定向压裂增透，经强化抽采并效检后，消除了工作面的突出危险，压裂效果参数对比见表。 十矿压裂前后情况对比 压裂前 压裂后 对比 透气性系数/mD 0.0015 1.2 800 实际单孔抽采量/m3 200 25000 125 抽采浓度/% 23 55 3.48 单孔最大流量/m3.min-1 0.13 0.78 6 衰减系数/d-1 0.2422 0.0325 7.45 百米钻孔抽采量/m3.min-1 0.21 0.87 4.14 预抽率/% 20 55 2.7 回采速度/m/月 55 80 1.45 对24110工作面剩余区段进行回采，统计90次效检指标，共有4个指标超标，超标率为4.4%，效检超标幅度显著降低，远远小于以前13.4~16%的效检超标率，大幅度降低了防突措施工程量，有效提高了回采生产效率。 　　同时，压裂前后在压裂影响范围内进行各工序粉尘含量监测，压裂后割煤、钻孔施工工序粉尘含量均有大幅度降低，有效改善了工作面作业环境，降低了职业病害发生率。 结论 井下定向水力压裂增透新技术，可以均 衡压裂煤体并沟通已有裂隙，为瓦斯运移提供通道，增加煤层透气性，提高瓦斯抽采率。