[發明專利]一種確定二氧化碳相變致裂煤層增滲最佳布孔方式的方法

有效

• 申請號: 201710530906.8
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107327291B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 李銘輝;尹光志;宋真龍;張東明;鄧博知;劉超;劉玉冰;謝志成;黃杰;魯俊;尚德磊
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21F7/00
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 孔祥超

本發明公開了一種確定二氧化碳相變致裂煤層增滲最佳布孔方式的方法，包括確定致裂孔和抽采孔鉆孔的多個布設方案；抽采孔鉆孔及聯網；致裂孔鉆孔及聯網；預留抽采孔鉆孔及聯網；多方案聯網判斷；數據處理與最佳方案確定；通過對純瓦斯總量、致裂前后抽采孔內的二氧化碳含量、致裂前后煤樣的孔隙率、比表面積和微觀結構數據進行處理，以獲得增透效果結果，并比較各方案增透效果確定最佳方案。本發明的有益效果是，通過多種孔距的布設方案，以及致裂后的多方案數據采集，并通過對瓦斯氣的流量、壓力和濃度監測，以及二氧化碳含量分析、致裂前后煤樣的孔隙率、比表面積以及微觀結構變化等數據進行對比分析，從而獲得最佳增透效果的鉆孔布置方式。

技術領域

本發明涉及礦井瓦斯抽采技術領域，尤其是一種確定二氧化碳相變致裂煤層增滲最佳布孔方式的方法。

背景技術

近年來，我國多數煤礦進入了深部開采階段。煤層賦存條件復雜，高應力，高瓦斯壓力，降低了煤層的透氣性。隨著煤礦開采機械化程度的不斷提高，單一的瓦斯抽采方法已經無法高效的解決煤礦瓦斯隱患。同時，瓦斯作為一種清潔能源，可以有效的改善和優化我國的能源結構，降低煤礦生產成本，還能夠減少大氣污染。瓦斯抽采技術是防治煤礦瓦斯災害的主要技術之一，但是由于深部煤層普遍存在賦存條件復雜，煤層透氣性差等問題，單純的抽采也很難滿足目前煤礦治理瓦斯的需求，嚴重制約了煤礦高產高效生產。煤層致裂技術應運而生，其中液態二氧化碳相變致裂技術作為一種新型的煤層增透手段，憑借其安全高效，工藝簡單等優勢受到煤礦的廣泛關注，并且已經開始應用于煤礦煤層增透措施之中。

然而，由于各個礦井中的煤質不同，對二氧化碳相變致裂效果也產生不同影響。液態二氧化碳相變致裂增透半徑，以及重復致裂后增透效果的疊加程度都會影響致裂后煤層瓦斯抽采效果。因此，不同煤層對應的最佳布孔方式也不相同，為了快速準確的確定最佳布孔方式，本發明提供了一種確定液態二氧化碳相變致裂的最佳布孔方式的方法，以克服單孔測量半徑容易受到其他因素干擾的缺點。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種確定二氧化碳相變致裂煤層增滲最佳布孔方式的方法，該方法通過多種孔距的布設方案，以及致裂后的多方案數據采集，并通過對瓦斯氣的流量、壓力和濃度監測，以及二氧化碳含量分析、致裂前后煤樣的孔隙率、比表面積以及微觀結構變化等數據進行對比分析，從而獲得最佳增透效果的鉆孔布置方式。

為實現前述目的，本發明采用如下技術方案。

一種確定二氧化碳相變致裂煤層增滲最佳布孔方式的方法，包括以下步驟：

第一步，確定致裂孔和抽采孔鉆孔的多個布設方案：按照不同孔間距布設至少四種鉆孔方案；各方案中的鉆孔均按至少4排等間距布置；其中，至少兩排全部為抽采孔，至少兩排為抽采孔和致裂孔間隔布置結構，相鄰兩排鉆孔相互錯位，具有致裂孔的相鄰孔排間的致裂孔交錯布置，以使每個致裂孔周圍等間距相鄰的鉆孔全為抽采孔，且在設置有致裂孔的孔排中至少具有兩個致裂孔；

第二步，抽采孔鉆孔及聯網：選擇鉆孔布設方案，按照選定的方案逐排按從左至右或從右至左的順序司鉆抽采孔；在司鉆第一個抽采孔時，對煤層進行取樣；并預留最后一個致裂孔同排的兩個相鄰抽采孔待施工；對抽采孔進行“兩封一注”的方式進行封孔；對抽采孔進行聯網，使各排形成一個獨立的抽采支網，并將多個網絡進行并網形成匯總網絡，且對每個抽采孔，以及匯總網絡進行流量、壓力、流速和瓦斯濃度的監測與記錄；

第三步，致裂孔鉆孔及聯網：在抽采孔瓦斯流量穩定后，按鉆孔布設方案逐排依次司鉆致裂孔；在一個致裂孔司鉆完成后，進行封孔、致裂和聯網，再進行下一個致裂孔司鉆，同一排的致裂孔組成一個單獨的網絡后并入匯總網絡，并進行流量、壓力、流速和瓦斯濃度的監測與記錄，直至同一方案中的多個致裂孔全部聯網完成；