[發明專利]一種提高煤礦井下水力壓裂增透增產效果的方法

有效

• 申請號: 201711083286.4
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107842352B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 劉曉;藺海曉;韓穎;倪小明;李賢忠;張帆
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/263;E21F7/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

1.一種提高煤礦井下水力壓裂增透增產效果的方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）制作與水力壓裂管連接的增產劑容器：截取一定長度的鋼管，鋼管兩端分別設置公螺紋接頭和母螺紋接頭，鋼管的外圓周上均勻開設有若干個孔眼；公螺紋接頭的內部設置有內螺紋，公螺紋接頭的內螺紋內連接有透氣限位組件，母螺紋接頭的內壁螺紋連接有透氣限位盤；

（2）裝入增產劑：先將增產劑裝入單層白紗囊袋，增產劑采用金屬鉀或鈉粉末，然后將透氣限位盤從母螺紋接頭取出，再把單層白紗囊袋塞入至鋼管內，再安裝上透氣限位組件；

（3）將水力壓裂管與增產劑容器連接，根據預計水力壓裂影響范圍大小及所需壓裂起裂點，連接方式采用多支增產劑容器連續串聯或者增產劑容器與水力壓裂管間隔相連；然后將水力壓裂管與增產劑容器推進到預壓裂鉆孔內，在預壓裂鉆孔的孔口處安裝封孔裝置，將預壓裂鉆孔的內壁與水力壓裂管的外壁之間的環形空間密封；預壓裂鉆孔由外向內依次為封孔裝置以及水力壓裂管和增產劑容器的連續串聯或水力壓裂管和增產劑容器的間隔串聯，在預壓裂鉆孔外連接水力壓裂泵組，檢查水力壓裂泵組運行情況以及封孔裝置的密封情況，準備進行壓裂；

（4）啟動水力壓裂泵組，注入壓裂液，壓裂液采用清水，當壓裂液進入預壓裂鉆孔內，與增產劑容器內的鉀或鈉粉末相遇并發生化學反應，燃燒且釋放出大量的熱，單層白紗囊袋破壞，增產劑通過增產劑容器上的孔眼進入預壓裂鉆孔內，同時產生氫氣，在預壓裂鉆孔內氫氣、甲烷及空氣的共同作用下，在預壓裂鉆孔內再次發生燃燒或爆炸，預壓裂鉆孔壁在燃燒、熱、爆炸波的作用下產生弱面，使煤體破壞，通過后期排渣起到了煤體卸壓的作用；同時，由于熱的作用，加速了煤層瓦斯的解吸和流動；

（5）水力壓裂在煤層中由于受應力產生了主裂縫，同時，也由于預壓裂鉆孔壁弱面的存在，由預壓裂鉆孔壁受熱或爆炸所產生的水力裂縫沿弱面擴展、延伸，使水力裂縫更加均勻，同時，在水力作用下，產生的熱能、爆炸波及進入預壓裂鉆孔的增產劑也進入至水力裂縫中，進而再次發生燃燒或爆炸，使更大均勻范圍內的煤層瓦斯得以解吸，產生了更大范圍內的裂縫溝通，直至因孔內氧氣不足或壓裂結束而停止作用；

（6）水力壓裂結束，將水力壓裂泵組與水力壓裂管分離，水力壓裂管連接瓦斯抽采管進行聯管抽采作業。

2.根據權利要求1所述的一種提高煤礦井下水力壓裂增透增產效果的方法，其特征在于：透氣限位組件包括第一安裝盤和第二安裝盤，第一安裝盤和第二安裝盤的外圓周上設置有與公螺紋接頭的內螺紋配合的外螺紋，第一安裝盤和第二安裝盤上均開設有透孔，第一安裝盤朝向第二安裝盤的一側面固定連接有與第二安裝盤頂壓配合的防滑塊；

步驟（2）中安裝上透氣限位組件時，使用Y型的轉桿工具插入到透孔內旋動第二安裝盤和第一安裝盤，第二安裝盤位于第一安裝盤內側，使第一安裝盤上的防滑塊與第二安裝盤側面頂壓接觸。

3.根據權利要求2所述的一種提高煤礦井下水力壓裂增透增產效果的方法，其特征在于：步驟（3）中在安裝封孔裝置時，在封孔裝置內部穿設有一根與水力壓裂管平行的空氣輸入管，空氣輸入管的內端伸出封孔裝置內側，空氣輸入管的外端連接有空壓機，空氣輸入管上設置有氣流調節閥。

4.根據權利要求3所述的一種提高煤礦井下水力壓裂增透增產效果的方法，其特征在于：步驟（4）和步驟（5）中在預壓裂鉆孔內氫氣、甲烷在燃燒過程中，當預壓裂鉆孔內氧氣不足，將氣流調節閥打開，啟動空壓機或者通過巷道內鋪設的壓風管，通過空氣輸入管向預壓裂鉆孔內送入空氣，之后關閉氣流調節閥，繼續進行步驟（4）和步驟（5）的水力壓裂。