[發(fā)明專利]煤礦井下重復(fù)脈動水力壓裂強化瓦斯抽采方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210226581.1
• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN102720528A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翟成;林柏泉;李全貴;倪冠華;孫臣;李敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 程化銘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦井下重復(fù)脈動水力壓裂強化瓦斯抽采方法，屬于煤礦井下區(qū)域瓦斯治理技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于高瓦斯、低透氣性煤層的脈動水力壓裂卸壓增透措施。

背景技術(shù)

目前防治煤礦瓦斯災(zāi)害的根本性方法是進行瓦斯抽采，由于自然因素作用，我國煤層瓦斯賦存含量普遍較高，高瓦斯、低透氣性煤層占70%左右，開采前的抽采難度大，使得瓦斯災(zāi)害已成為制約煤礦安全生產(chǎn)的主要因素。煤礦瓦斯治本措施主要是通過鉆孔進行瓦斯抽采。但是，常規(guī)的瓦斯抽采存在鉆孔有效影響范圍小（鉆孔間距2?m左右）、區(qū)域瓦斯抽采需要的鉆孔數(shù)量多（每個開采工作面需要數(shù)百至上千個鉆孔）、鉆孔施工工程量大、抽采瓦斯?jié)舛鹊停ā?0?%，甚至≤10?%）、抽采效果差和抽采時間長等問題，不能適應(yīng)安全生產(chǎn)的需要。

隨著煤層瓦斯治理研究工作的深入開展，低透氣性煤層卸壓增透技術(shù)不斷發(fā)展，許多水力化措施得到應(yīng)用，其特點都是用水作為處理煤層瓦斯的手段，如煤層注水、水力壓裂、水力沖刷、水力割縫和水力沖孔等，鉆孔水起到促進煤體裂隙發(fā)育、改變煤層的瓦斯動力學(xué)性質(zhì)及物理力學(xué)性質(zhì)的作用。諸多的水力化技術(shù)中，水力壓裂技術(shù)較好地遵循了卸壓增透、排放瓦斯和改變煤體物理力學(xué)性質(zhì)的原則，在國內(nèi)多個礦井應(yīng)用并取得了較好的效果。但常規(guī)井下煤層水力壓裂主要存在諸如注水壓力大、設(shè)備體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高壓封孔困難、壓裂成功率低等問題。針對以上問題，專利一種低透氣性煤層脈沖壓裂增透抽采瓦斯方法（申請?zhí)枺?01110046285.9）提出了脈沖壓裂增透抽采瓦斯方法,形成了脈動水力壓裂卸壓增透技術(shù)，該技術(shù)利用脈動水壓力在煤體鉆孔內(nèi)部的周期性變化所產(chǎn)生的“水擊”和“水劈”效應(yīng)，促使裂隙發(fā)育、擴展，形成新的再生裂隙，提供水在煤層中的滲透通道，改善煤的力學(xué)性質(zhì)、降低工作面前方煤體的應(yīng)力、加速瓦斯的排放速度，提高鉆孔瓦斯抽采效率。

對于高瓦斯低透氣性松軟煤層，常規(guī)水力壓裂和脈動水力壓裂卸壓增透技術(shù)均存在裂隙張開時間短、閉合快、瓦斯抽采量衰減快的問題，因此，在脈動水力壓裂技術(shù)的基礎(chǔ)上，本專利提出重復(fù)脈動水力壓裂卸壓增透技術(shù)，強化瓦斯抽采效果。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種方法簡單、能增大煤層透氣性，提高瓦斯抽采率，縮短瓦斯抽采達標時間的煤礦井下重復(fù)脈動水力壓裂強化瓦斯抽采方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的煤礦井下重復(fù)脈動水力壓裂強化瓦斯抽采方法，包括在本煤層中施工一個順層鉆孔作為脈動水力壓裂孔，脈動水力壓裂孔兩側(cè)間隔距離L₁處分別施工一個一級導(dǎo)向控制孔，間隔距離L₁一般取值為8~12m，對脈動水力壓裂孔和一級導(dǎo)向控制孔采用能夠承受40MPa以上壓力的耐高壓鉆孔密封方法進行注漿封孔；對脈動水力壓裂孔進行脈動水力壓裂作業(yè)，當兩個一級導(dǎo)向控制孔中有一個孔出水或兩個孔都出水時，關(guān)閉脈動水力壓裂孔閥門；之后打開脈動水力壓裂孔閥門，對脈動水力壓裂孔進行放水卸壓，同時對脈動水力壓裂孔和一級導(dǎo)向控制孔進行管網(wǎng)抽采，記錄每天瓦斯抽采流量和濃度；還包括如下步驟：

a.?在脈動水力壓裂鉆孔和一級導(dǎo)向控制孔中的任意兩個鉆孔瓦斯抽采流量低于該鉆孔初始瓦斯抽采流量的40%時，關(guān)閉一級導(dǎo)向控制孔閥門，停止瓦斯抽采；

b.?在兩個一級導(dǎo)向控制孔的外側(cè)間隔距離L₂處分別施工一個二級導(dǎo)向控制孔，間隔距離L₂為4~6m，并對二級導(dǎo)向控制孔采用能夠承受40MPa以上壓力的耐高壓鉆孔密封方法進行注漿封孔；

c.?在第一次脈動水力壓裂參數(shù)的基礎(chǔ)上提高20%的脈沖壓力，對脈動水力壓裂孔進行脈動水力壓裂作業(yè)，當兩個二級導(dǎo)向控制孔中一個出水或兩個二級導(dǎo)向控制孔均出水時，停止脈動水力壓裂，關(guān)閉脈動水力壓裂孔閥門；

d.?脈動水力壓裂作業(yè)結(jié)束24h后，打開脈動水力壓裂孔閥門，對脈動水力壓裂孔進行放水卸壓，打開一級導(dǎo)向控制孔閥門，對脈動水力壓裂孔、一級導(dǎo)向控制孔和二級導(dǎo)向控制孔進行管網(wǎng)抽采。

所述的脈動水力壓裂孔、一級導(dǎo)向控制孔、二級導(dǎo)向控制孔采用能夠承受40MPa以上壓力的耐高壓鉆孔密封方法進行注漿封孔；所述的脈動水力壓裂鉆孔與一級導(dǎo)向控制孔的距離L₁為8~12m；一級導(dǎo)向控制孔與二級導(dǎo)向控制孔的距離L₂為4~6m。