[發(fā)明專利]一種低透氣性煤層井下水砂壓裂瓦斯抽采方法

有效

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• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106321046B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 李子長;張文清;梁愛堂;鄭鶚;賈永斌
• 申請（專利權）人: 山西宏廈第一建設有限責任公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/267;E21B33/13;E21F7/00;E21F16/00
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一種低透氣性煤層井下水砂壓裂瓦斯抽采方法，目的是使氣體空腔斷面相互溝通，提高煤層透氣性；本發(fā)明方法是從底板巖石預抽巷向工作面順槽施工水砂壓裂鉆孔，進行水砂壓裂后再進行打鉆抽放；若最高壓力在35MPa以下，采用膠囊封孔的方式進行封孔；啟動壓裂泵后，將前置液注入施工煤層；待煤層裂縫形成并達到要求后開始注入攜砂液，施工壓力快速上升時停止注入；繼續(xù)注入前置液再次進行煤層壓力補償，待液體施工壓力下降至10Mp，再次注入攜砂液，施工壓力快速上升時停止注入；接著注入頂替液；關閉井口等到煤層壓力緩慢釋放后，用高壓水對壓裂孔進行洗孔；所在區(qū)域排水；如壓裂時采用膠囊封孔，取出膠囊進行封孔，接入抽采管路進行抽采。

技術領域

本發(fā)明涉及一種在井下通過壓裂工藝將高壓壓裂液體和支撐劑壓入煤層，增強煤層透氣性，提高瓦斯抽放效果的方法。

背景技術

長期以來，煤礦瓦斯災害一直是制約煤炭企業(yè)安全、高效生產的重要因素。因瓦斯事故死亡的人數(shù)占煤礦死亡總人數(shù)的70％以上，且重大、特大事故多與瓦斯有關。目前隨著我國煤礦逐漸向深部開采，礦井瓦斯壓力、瓦斯含量不斷增大，高瓦斯礦井和突出礦井所占比例不斷增加。以目前的技術來看，瓦斯治理最有效的方法是先抽后采，然而，低透氣性煤層嚴重制約了瓦斯抽采效果，影響著煤礦安全生產。因此，對低透氣性煤層實施水砂壓裂施工技術研究，進行本煤層壓裂增透，形成新的抽采工藝，提高煤層瓦斯抽采效果意義重大。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是克服上述已有技術的不足，提供一種可使氣體空腔斷面相互溝通達到導流目的、提高煤層的透氣性和抽采效果的低透氣性煤層井下水砂壓裂瓦斯抽采方法。

本發(fā)明方法是：

（1）鉆孔布孔方式及施工：從底板巖石預抽巷向工作面順槽施工水砂壓裂鉆孔，進行水砂壓裂后再進行打鉆抽放；底板巖石預抽巷（巖巷）段封孔效果好于煤巷段；

（2）封孔：若施工最高工作壓力在35MPa以下，采用膠囊封孔的方式進行封孔，膠囊封孔器要求抗壓強度達到40MPa以上，擴張系數(shù)大于150%，單節(jié)膠筒長度不小于1 m；若穿層鉆孔的巖石段大于20 m且施工壓力超過35MPa，則采用水泥砂漿封孔，水泥砂漿封孔段長度不小于20 m；

（3）前置液注入：啟動壓裂泵后，將前置液注入施工煤層，液體注入量遠超其在煤層中的泄漏量，故而緩慢升壓，當壓裂泵排出的液體泵注壓力達到煤儲層地質破裂壓力后,迫使煤層被撐開形成裂縫，繼續(xù)泵注壓裂液，可以擴大裂隙直至達到理想的裂縫深度和寬度范圍；前置液注入量一般為80-100m³；

所述前置液是清水或活性水壓裂液，活性水壓裂液按質量百分比計的配比為：活性劑0.04-0.07%，增稠劑0.04-0.07%， KCl 0.3-0.7%，其余為清水；

（4）攜砂液注入：待煤層裂縫形成并達到要求、液體壓力平穩(wěn)后開始注入初始攜砂液；初始攜砂液中石英砂所占重量比為3%-5%；石英砂采用粒徑為0.15-0.30 mm石英砂；當出現(xiàn)施工壓力快速上升時應暫時停止注入初始攜砂液；

（5）再次注入前置液和攜砂液：繼續(xù)注入前置液再次進行煤層壓力補償以擴撐裂縫，待液體施工壓力下降至10MPa并保持穩(wěn)定時，注入二次攜砂液；二次攜砂液所用石英砂是粒徑為0.45-0.9mm的中粒石英砂，二次攜砂液中石英砂所占重量比為8-11%；若施工壓力出現(xiàn)快速上升時停止注入二次攜砂液；

（5）頂替液注入：攜砂液加注完后接著繼續(xù)注入頂替液，注入壓力為15-18MPa，注入液量為2-3m³；以便使設備管道和壓裂孔內殘留的砂粒進入到壓開的煤體裂縫中，不至于堵孔影響后期的抽采效果；頂替液注入后，壓裂作業(yè)完成；

（6）洗孔：關閉井口等到煤層壓力緩慢釋放后，用1-2MPa的高壓水利用壓裂孔進行洗孔作業(yè)；待只有少量煤粒或砂粒排出時停止洗孔；一般洗孔時間為5-8 分鐘；