[發(fā)明專利]一種基于微波輻照的煤層水力壓裂強(qiáng)化增透方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201511018015.1
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105525901B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林柏泉;李賀;洪溢都;劉統(tǒng);楊威;黃展博;王瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水力壓裂強(qiáng)化增透方法，尤其是一種適用于煤礦井下松軟煤體的基于微波輻照的煤層水力壓裂強(qiáng)化增透方法。

背景技術(shù)

目前，煤礦瓦斯抽采有地面抽采和井下抽采兩種，而后者以鉆孔瓦斯抽采為主。常規(guī)瓦斯抽采存在鉆孔有效影響范圍小、鉆孔數(shù)量多、施工量大、抽采瓦斯?jié)舛鹊汀㈩A(yù)抽時間長等問題。人為促進(jìn)煤體裂隙發(fā)育、擴(kuò)展及貫通，是煤層卸壓增透的主要思路之一。通過外界載荷作用，迫使煤層內(nèi)部裂隙擴(kuò)展，形成更為復(fù)雜的網(wǎng)狀裂隙，為瓦斯在煤層內(nèi)部解吸流動提供通道，從而增加瓦斯抽采量，提高抽采效率，減少鉆孔施工量，縮短抽采達(dá)標(biāo)時間。而水力壓裂正是遵循這一原理。但是，使用常規(guī)水力壓裂時，煤體在大流量、高壓力的作用下所形成的裂隙較為簡單、數(shù)量少，難以全面實現(xiàn)煤體卸壓增透；常規(guī)水力壓裂常采用高水壓、大流量進(jìn)行施工，容易造成局部應(yīng)力集中，同時對此配套的技術(shù)裝備和安全措施要求較高，限制了該技術(shù)的推廣。因此，需要探索新技術(shù)以改進(jìn)水力壓裂工藝，提高裂隙擴(kuò)展效果。

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、致裂效果好、能夠大幅提高水力壓裂效率的基于微波輻照的煤層水力壓裂強(qiáng)化增透方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的基于微波輻照的煤層水力壓裂強(qiáng)化增透方法，包括在煤層中施工一個水力壓裂鉆孔，還包括以下步驟：

a、在施工完成后的水力壓裂鉆孔內(nèi)送入壓裂管、微波護(hù)管和瓦斯抽采管，直至三管的外露端距離孔口0.1m位置處，在微波天線外端部連接波導(dǎo)管，將微波天線和波導(dǎo)管一起送入微波護(hù)管內(nèi)，直至微波天線到達(dá)微波護(hù)管內(nèi)端部；

b、在壓裂管與水力壓裂鉆孔壁面之間放置注漿管，鉆孔內(nèi)的微波護(hù)管兩側(cè)分別用聚氨酯進(jìn)行封堵行，孔內(nèi)側(cè)的封堵端面距微波護(hù)管內(nèi)端的距離為2m，孔外側(cè)的封堵端面距孔口的距離為1m；

c、通過注漿管向兩處聚氨酯之間注入水泥砂漿；

d、漿液完全凝固后，將壓裂管連接水力壓裂設(shè)備，對煤層進(jìn)行水力壓裂；

e、當(dāng)水力壓裂設(shè)備上的壓力表顯示水壓明顯下降時，將波導(dǎo)管外端部連接微波發(fā)生器，微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波通過波導(dǎo)管傳至微波天線對煤層實施微波輻照；

f、當(dāng)水力壓裂設(shè)備的壓力表顯示壓力明顯上升時，將瓦斯抽采管與井下瓦斯管網(wǎng)連接，進(jìn)行瓦斯抽采。

所述的微波護(hù)管為既能透射微波又能保護(hù)微波天線和波導(dǎo)管的聚四氟乙烯材質(zhì)管。

有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明能夠大幅提高水力壓裂效率，強(qiáng)化增透效果，提高瓦斯抽采率。在通過水力壓裂后，煤體裂隙和鉆孔內(nèi)有大量水存在，此時，通過微波輻照煤體，由于水的介電常數(shù)較大，在微波的作用下水分子劇烈碰撞、升溫并汽化，高溫高壓水蒸汽促進(jìn)瓦斯解吸，同時，產(chǎn)生熱應(yīng)力疏通煤體孔、裂隙，在煤體內(nèi)形成裂隙網(wǎng)，大大強(qiáng)化了水力壓裂的效果。其方法簡單、操作方便，致裂效果好，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于微波輻照的煤層水力壓裂強(qiáng)化增透方法示意圖。

圖中：1-水力壓裂鉆孔，2-壓裂管，3-微波發(fā)生器，4-波導(dǎo)管，5-微波天線，6-微波護(hù)管，7-聚氨酯，8-注漿管，9-水泥砂漿，10-瓦斯抽采管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進(jìn)一步的描述：

本發(fā)明的基于微波輻照的煤層水力壓裂強(qiáng)化增透方法，具體步驟如下：

a、在煤層中施工一個水力壓裂鉆孔1，在施工完成后的水力壓裂鉆孔1內(nèi)送入壓裂管2、微波護(hù)管6和瓦斯抽采管10，直至三管的外露端距離孔口0.1m位置處，在微波天線5外端部連接波導(dǎo)管4，將微波天線5和波導(dǎo)管4一起送入微波護(hù)管6內(nèi)，直至微波天線5到達(dá)微波護(hù)管6內(nèi)端部；所述的微波護(hù)管6為既能透射微波又能保護(hù)微波天線5和波導(dǎo)管4的聚四氟乙烯材質(zhì)管。

b、在壓裂管2與水力壓裂鉆孔1壁面之間放置注漿管8，鉆孔內(nèi)的微波護(hù)管6兩側(cè)分別用聚氨酯7進(jìn)行封堵行，孔內(nèi)側(cè)的封堵端面距微波護(hù)管6內(nèi)端的距離為2m，孔外側(cè)的封堵端面距孔口的距離為1m；

c、通過注漿管8向兩處聚氨酯7之間注入水泥砂漿9；

d、漿液完全凝固后，將壓裂管2連接水力壓裂設(shè)備，對煤層進(jìn)行水力壓裂；

e、當(dāng)水力壓裂設(shè)備上的壓力表顯示水壓明顯下降時，將波導(dǎo)管4外端部連接微波發(fā)生器3，微波發(fā)生器3產(chǎn)生的微波通過波導(dǎo)管4傳至微波天線5對煤層實施微波輻照；

f、當(dāng)水力壓裂設(shè)備的壓力表顯示壓力明顯上升時，將瓦斯抽采管10與井下瓦斯管網(wǎng)連接，進(jìn)行瓦斯抽采。

實施例1、如圖1所示，基于微波輻照的煤層水力壓裂強(qiáng)化增透方法：首先，按常規(guī)方法在煤層中施工一個孔徑為113mm的鉆孔作為水力壓裂鉆孔1，然后，在水力壓裂鉆孔1內(nèi)送入壓裂管2、微波護(hù)管6和瓦斯抽采管10直至三管的外露端距離孔口0.1m位置處，而后，在微波護(hù)管6內(nèi)送入微波天線5，微波天線5外端部連接波導(dǎo)管4，最后，將微波天線5和波導(dǎo)管4一起送入微波護(hù)管6內(nèi)，直至微波天線5到達(dá)微波護(hù)管6內(nèi)端部，其中，微波護(hù)管6為聚四氟乙烯材質(zhì)，既能透射微波又能保護(hù)微波天線和波導(dǎo)管。管件下好后，在壓裂管2與水力壓裂鉆孔1壁面之間放置注漿管8，對水力壓裂鉆孔1內(nèi)距微波護(hù)管6外端部2m和距孔口1m處分別用聚氨酯7進(jìn)行封堵；而后，通過注漿管8向兩處聚氨酯7之間注入水泥砂漿9。待漿液完全凝固后，將壓裂管2連接水力壓裂設(shè)備，按照常規(guī)方法實施水力壓裂；當(dāng)水力壓裂出現(xiàn)明顯壓力下降時，將波導(dǎo)管4外端部連接微波發(fā)生器3，啟動微波發(fā)生器3，使其產(chǎn)生的微波通過波導(dǎo)管4傳至微波天線5，從而對煤層實施微波輻照；當(dāng)水力壓裂出現(xiàn)明顯壓力上升時，微波輻照結(jié)束后，將瓦斯抽采管10與井下瓦斯抽采管網(wǎng)連接，進(jìn)行瓦斯抽采。