[發明專利]水壓致裂增透輔助煤層高效注水方法及設備

在審

• 申請號: 201510921806.9
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN105422164A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 王志軍;宋文婷;李振華;屈平;賀龍祥;董文杰;張文浩;李寧;單遠程
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21F5/02
• 分類號: E21F5/02
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 項麗麗

1.一種水壓致裂增透輔助煤層高效注水方法，其特征是：在煤層靜壓注水前，通過高壓管路將乳化液泵產生的高壓水接入到鉆好的靜壓注水鉆孔中，利用高壓水對鉆孔周圍煤層產生的水楔切割及劈裂作用，注入煤體裂縫內的高壓水克服最小主應力和煤體的抗裂壓力，使得裂隙擴寬伸展并溝通，在致裂過程中向高壓水中加入石英砂，石英砂隨高壓水進入裂隙中，起到支撐劑的作用，水壓致裂結束后，將注水鉆孔連接到靜壓管路上，對煤層進行靜壓注水。

2.一種水壓致裂增透輔助煤層高效注水方法，其特征是：該方法包括以下步驟：

步驟一，壓裂泵安設：壓裂泵采用煤礦用乳化液泵，乳化液泵安裝在工作面設備列車的前部；

步驟二：安裝乳化液泵供水管路：在水箱上連接進水管路，并在進水管路上安裝流量表，以測量進水量，水箱出水端與乳化液泵連接；

步驟三：鉆孔施工：首先，選擇壓裂鉆孔開孔位置，壓裂鉆孔沿著穿透煤層層理的方向鉆進，鉆孔角度a根據工作面長度、煤層厚度及煤層賦存條件確定；

步驟四：封孔：采用高壓封孔器，所述高壓封孔器工作壓力不低于25MPa，爆破壓力為35～45MPa；同時配有安全裝置，安全裝置包括安全閥、壓力表、截止閥及防護板；

步驟五：高壓管路鋪設：鋪設高壓軟管一、高壓軟管二，即：乳化液泵出水口連接高壓軟管一，高壓軟管一另一端連接安全裝置，在安全裝置與高壓封孔器之間連接高壓軟管二；

步驟六：水壓致裂實施：調試乳化液泵確認系統正常后，啟動乳化液泵開始注水，開始階段壓力緩慢上升，一段時間后壓力上升速度加快，然后迅速上升并保持相對穩定，此時壓力較高，穩定一段時間后，壓力會迅速下降，持續開機，泵注壓力無明顯上升，說明已產生大范圍裂縫，此時，繼續開機注水擴大裂縫范圍，當乳化液泵壓降降為峰值壓力的28～35%或者流量降至40L/min以下時，停泵，關閉管道截止閥，打開泵體卸壓閥，壓裂程序結束，在注水過程中，向乳化液泵自帶水箱內逐漸加入石英砂；

步驟七：靜壓注水：致裂完成后，及時關閉輸水管閥門及乳化液泵開關，切斷泵組電源，待鉆孔中水壓降到靜水壓力時，將高壓封孔器及高壓水管路從注水鉆孔取出，將靜壓輸水管道與鉆孔相連，開始靜壓注水。

3.根據權利要求2所述的水壓致裂增透輔助煤層高效注水方法，其特征是：步驟4中鉆孔角度a為2.8°～3.5°。

4.一種用于如權利要求2所述注水方法的水壓致裂增透輔助煤層高效注水設備，其特征是：包括靜壓管路及高壓管路、安裝在鉆孔中的注水管及高壓封孔器，所述高壓管路上安裝有乳化液泵、水箱及安全裝置，所述水箱進水口連接進水管路，進水管路上安裝流量計，水箱出水口經乳化液泵連接高壓軟管一，高壓軟管一另一端通過接頭一連接安全裝置，所述安全裝置輸出端通過接頭二連接高壓軟管二，所述高壓軟管二另一端通過接頭三連接高壓封孔器。

5.根據權利要求4所述的水壓致裂增透輔助煤層高效注水設備，其特征是：所述乳化液泵為BRW400/31.5型煤礦用乳化液泵，額定壓力31.5MPa，額定流量為400L/min。