[發明專利]多點控制水力壓裂增透消突方法

有效

• 申請號: 201510045815.6
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104594868B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 張明杰;李永生;譚志宏;段亞超;張冠軍;楊坤;張大千
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙)41104
• 代理人: 王聚才,朱俊峰

技術領域

本發明屬于煤層增透快速增產技術領域，具體涉及一種多點控制水力壓裂增透消突方法。

背景技術

目前，煤層水力壓裂是將注水泵將高壓水注入煤層中，在煤層中形成人工裂縫或擴大已有裂縫，使煤體破壞并產生位移，增加煤層透氣性，從而取得良好的瓦斯抽采效果。但是，目前的水力壓裂方法主要采用的是單孔壓裂，增透方向不確定，易引起應力集中，同時需要壓裂泵水壓高，設備要求高，且無法充分有效利用煤層中的抽放孔，造成工程中的浪費。

在我國，煤與瓦斯突出是煤礦生產中重要的瓦斯災害事故，對煤層瓦斯進行抽放是一項有效的措施，隨著煤礦開采深度的增加，煤層透氣性低成為影響瓦斯抽放效率的重要因素，在單一低透氣性煤層中采用水力壓裂可以有效的擴大泄壓范圍，增大煤層透氣性，但是傳統的水力壓裂由于裂隙傳播的方向無法得到控制，造成泄壓不均勻，易引起局部應力集中。已有的定向水力壓裂技術水力射孔輔助壓裂技術工藝、操作比較繁瑣，特別是對于下向孔排渣也沒得到很好地解決。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，為了避免實施水力壓裂措施后造成煤層局部應力集中，達到整體卸壓的壓裂效果，同時有效的利用煤層瓦斯抽放鉆孔，減少工程量，本發明提供一種多點控制水力壓裂增透消突方法，該方法可有效改善壓裂后應力集中問題，形成較大的泄壓增透范圍。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：多點控制水力壓裂增透消突方法，包括以下步驟，

1）?在底板巖巷通過穿層鉆孔的方式在煤層每間隔一定距離施工數排抽采孔，在每兩排抽采孔的中間布置一組水力壓裂孔，抽采孔即為控制孔，控制孔均勻環繞于水力壓裂孔四周；

2）?使用自封式封孔器放入水力壓裂孔和控制孔內，進行有效的封孔；

3）?用高壓水泵向水力壓裂孔內注入高壓水，觀察注水泵壓的變化，并做好記錄，采用動壓注水，逐步加壓，觀察壓力穩定性；

4）?持續加壓30-60min，當煤體壓裂、水泵壓力突然下降后，壓力持續到下降幅度達30%時，或發現控制孔有出水現象，停止壓裂，關閉泄壓閥，壓裂工序結束；

5）?對每個水力壓裂孔均對比壓裂前、后抽采瓦斯濃度及抽采純量的數值并加以計算，判斷壓裂效果；

6）?壓裂后連續抽采并跟蹤監測10d，考察其抽采效果。

對于松軟低透氣性煤層，采用穿層鉆孔的方式，從底板巖巷向煤層打水力壓裂孔和抽采孔，水力壓裂孔和抽采孔的布置方式，布置數目，孔徑大小，依據數值模擬結果確定；根據現場的地質數據，模擬出水力壓裂從破裂到裂縫擴展所需要的水壓，結合現場選取注水高壓水泵。

步驟5）中根據壓裂前、后抽采瓦斯濃度，抽采純量的變化來判斷多點控制水力壓裂的實踐效果。

采用上述技術方案，本發明采用以下原理：在每兩排抽采孔中間布置一組水力壓裂孔，抽采孔作為控制孔，其均勻地布置于水力壓裂孔四周，對水力壓裂孔和控制孔分別進行有效的封孔，封孔后用注水泵向水力壓裂孔中注水進行壓裂，觀察注水泵的水壓變化，當壓力突然下降或者控制孔有出水現象時，關閉泄壓閥，壓裂程序結束。壓裂結束后連接抽采管路進行抽采。在壓裂過程中，由于抽采孔的輔助自由面作用，對水力壓裂孔產生的裂紋具有導向和加速擴展的作用，并誘導裂隙從水力壓裂孔向四周的控制孔方向發展，達到均勻壓裂的目的。

本發明的有益效果是，在對低透氣性煤層進行水力壓裂時，實現定向控制煤層增透方向，有效地擴大煤層泄壓范圍，降低對水力壓裂注水泵的設備要求，有效利用煤層抽采鉆孔，實現快速消突的目的。

附圖說明

圖1是本發明中底板巖巷外段水力壓裂孔和控制孔的立面布置示意圖；

圖2是圖1中煤層中水力壓裂孔和控制孔的平面布置示意圖；

圖3是壓裂前、后鉆孔瓦斯抽放濃度分析圖；

圖4是壓裂前、后鉆孔瓦斯流量分析圖。

圖1和圖2中的附圖標記分別為：1-下順槽，2-控制孔（抽采孔），3-水力壓裂孔，4-煤層，5-標高，6-底板巖巷。

具體實施方式

本發明的多點控制水力壓裂增透消突方法，包括以下步驟：

1）?在底板巖巷通過穿層鉆孔的方式在煤層每間隔一定距離施工數排抽采孔，在每兩排抽采孔的中間布置一組水力壓裂孔，抽采孔即為控制孔，控制孔均勻環繞于水力壓裂孔四周；

2）?使用自封式封孔器放入水力壓裂孔和控制孔內，進行有效的封孔；