[發(fā)明專利]基于電阻率的水力壓裂盲區(qū)探測方法

在審

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• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106873039A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈榮喜;邱黎明;王恩元;孫英豪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01V3/00
• 分類號: G01V3/00;E21B43/26
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤層水力壓裂盲區(qū)的探測方法，尤其適用于煤巖地球物理探測時使用的基于電阻率的水力壓裂盲區(qū)探測方法。

背景技術(shù)

隨著煤礦開采深度的增加，煤層瓦斯壓力及含量逐漸增大，加之我國煤層多為低透氣性、高瓦斯含量煤層，煤炭資源開采過程中的瓦斯突出和瓦斯爆炸等災(zāi)害嚴重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。水力壓裂能夠增加煤體的滲透率，提高瓦斯抽放率，在國內(nèi)外低透高瓦斯煤層中應(yīng)用較多。一般情況下，水力壓裂有效影響范圍內(nèi)的煤體結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，孔隙率增長顯著，但由于煤體具有非均質(zhì)性和各向異性等特點，往往會在有效影響范圍內(nèi)存在結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯變化的完整區(qū)域，這些區(qū)域即為水力壓裂盲區(qū)，盲區(qū)內(nèi)瓦斯含量高，在煤體開采過程中成為了威脅礦井安全生產(chǎn)的危險源，因此，對水力壓裂盲區(qū)進行探測具有重要意義。

目前，對水力壓裂盲區(qū)的探測方法主要為現(xiàn)場鉆孔法，需施工多個鉆孔以探測盲區(qū)的位置及大小，這種方法表現(xiàn)為接觸式的“點探測”形式，無法實現(xiàn)水力壓裂影響范圍內(nèi)的無死角的“全面探測”，并且鉆孔探測方法存在工程量大、耗時長和危險性高的問題。

一些學(xué)者提出利用直流電法、微震和電磁輻射等地球物理方法測量水力壓裂的影響范圍，但在水力壓裂盲區(qū)探測方面尚沒有地球物理方法應(yīng)用的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決目前煤層水力壓裂盲區(qū)探測方法中的不足，提供一種操作簡單、工程量小的基于電阻率的水力壓裂盲區(qū)探測方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于電阻率的煤層水力壓裂盲區(qū)探測方法，利用電法儀、水力壓裂設(shè)備和微機，其特征在于步驟如下：

a.在巷道頂部的煤層中布置壓裂鉆孔，以壓裂鉆孔為對稱中心，在壓裂孔所在水平面內(nèi)，距離底板在1.2m～1.5m處在煤層煤體中等距離橫向設(shè)置多個電極，所述電極沿巷道走向均勻布置；

b.將所有電極通過多芯電纜與電法儀相連接，并將多芯電纜整理平直沿巷道頂板固定；

c.啟動電法儀，電法儀通過設(shè)在煤體中的電極測量煤層的電阻率ρ，測量時間為1小時，并將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸線發(fā)送給微機保存測量數(shù)據(jù)；利用微機計算兩兩相鄰的電極之間的所有電阻率，選擇其中最小電阻率記為ρ_min；

d.啟動水力壓裂設(shè)備對壓裂鉆孔實施水力壓裂；

e.水利壓裂結(jié)束后，再次啟動電法儀，通過設(shè)在煤體中的電極測量此時煤層的電阻率ρ'，并將檢測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸線發(fā)送給微機保存；

f.利用微機計算水力壓裂兩兩相鄰電極之間煤層煤體的所有電阻率ρ"，并依次與壓裂前的最小電阻率ρ_min進行比較：如果ρ"≥ρ_min，則判定此處兩兩相鄰的電極之間煤層煤體為壓裂盲區(qū)；如果ρ"＜ρ_min，則判定此處相鄰電極間的煤體沒有壓裂盲區(qū)，重復(fù)上述步驟從而確定整個壓裂區(qū)域的盲區(qū)位置和范圍；

g.若檢測區(qū)域內(nèi)存在壓裂盲區(qū)，則啟動水力壓裂設(shè)備對壓裂鉆孔再次實施水力壓裂和測量該區(qū)域的電阻率，重復(fù)上述步驟，直至整個檢測區(qū)域沒有壓裂盲區(qū)；

h.若檢測區(qū)域內(nèi)不存在壓裂盲區(qū)，則將電極取出隨同電法儀、電纜等設(shè)備移至另一處煤體，施工壓裂鉆孔并重新布置電極，重復(fù)上述步驟，直至完成整個煤層煤體的水力壓裂盲區(qū)檢測。

所述的電極為圓錐形，直徑為1cm～1.5cm，長度為10cm～15cm，電極垂直插入煤體，插入深度為15cm～25cm。所述的電法儀型號為WBD。所述的多個電極相互間隔距離為3m～5m，通過調(diào)節(jié)電極的位置，即可實現(xiàn)對煤體不同區(qū)域的探測。

有益效果：

(1)本申請通過使用電法儀對煤體的電阻率進行測量，利用煤體具有一定的電阻率，水力壓裂后煤體的電阻率降低，而水力壓裂盲區(qū)煤體的電阻率沒有明顯變化的特性，通過比較鉆孔壓裂前后的電阻率從而快速判斷出兩個相鄰電極之間的煤層是否出現(xiàn)煤體的水力壓裂盲區(qū)；

(2)通過改變電極的位置，能夠?qū)Σ煌瑓^(qū)域的電阻率進行測量，使用多個電極可實現(xiàn)對井下多區(qū)域的水力壓裂盲區(qū)進行探測；

(3)本方法簡單，操作便捷，能有效降低盲區(qū)探測成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理框圖。

圖2是本發(fā)明的電法儀探測示意圖。

圖2中：1-頂板，2-煤層，3-巷道，4-底板，5-電極，6-多芯電纜，7-電法儀，8-壓裂鉆孔，9-水力壓裂設(shè)備，10-數(shù)據(jù)傳輸線，11--微機。

具體實施方式