[發明專利]一種高溫擾動強化酸化壓裂區域瓦斯抽采方法

有效

• 申請號: 201810336463.3
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108643878B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 倪冠華;解宏超;程衛民;王剛;李釗;董凱
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21B43/27
• 分類號: E21B43/27;E21F7/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明公開的一種高溫擾動強化酸化壓裂區域瓦斯抽采方法，首先在待瓦斯治理區域煤層巷幫上依次施工酸化壓裂孔和高溫擾動導孔，酸化壓裂孔呈邊長為2～3m的矩形陣列布置，高溫擾動導孔布置于酸化壓裂孔對角線中心位置處，酸化壓裂孔的施工長度是高溫擾動導孔施工長度的兩倍，且酸化壓裂孔施工孔徑是高溫擾動導孔的五倍；酸化壓裂設備主要包括壓裂泵、儲液罐和控制臺組成，高溫擾動設備包括電熱發生器和電熱控制臺。利用酸化壓裂設備通過酸化壓裂孔對煤層進行酸化壓裂，同時開啟高溫擾動設備對煤層進行加熱，通過煤層的升溫對酸化液進行加溫，加強酸化液的酸蝕特性，實現高溫擾動強化酸化壓裂；通過實施高溫擾動強化酸化壓裂區域瓦斯抽采方法，使得酸化壓裂影響范圍擴大，抽采瓦斯濃度提高，較現有普通酸化壓裂效果顯著增加，滿足了煤礦井下區域瓦斯治理等工作的需求。

技術領域

本發明涉及一種高溫擾動強化酸化壓裂區域瓦斯抽采方法，屬于煤礦井下區域煤層增透瓦斯抽采領域，尤其適用于高吸附、難解吸、低透氣性的瓦斯煤層作業。

背景技術

我國是世界上瓦斯災害最嚴重的國家之一。建國以來共發生二十幾起死亡百人以上的煤礦事故，其中20起是瓦斯事故。煤礦開采深度年平均增加15m以上，開采煤層瓦斯壓力年平均增加0.15～0.3MPa。而隨著開采強度和深度的增加，瓦斯壓力和瓦斯含量的增大，地質構造復雜程度加深，將導致煤礦瓦斯災害日趨嚴重。而煤層瓦斯抽采是減少瓦斯隱患和瓦斯災害的主要措施。

酸化壓裂是極為復雜的含化學過程的流固耦合過程，其裂紋擴展和延伸的演化規律以及裂紋的發展長度，決定增透范圍的發展方向和趨勢，是衡量增透范圍的重要指標。但目前在高吸附、難解吸、低透氣性煤層中的單純應用酸化壓裂效果不夠顯著。因此，為解決現有酸化壓裂技術缺陷，急需一種新型的壓裂方法以滿足煤礦井下現場區域瓦斯防治等工作的需要。結合并吸取現有酸化壓裂的優勢，利用高溫強化酸性腐蝕的特性，形成了一套高溫擾動強化酸化壓裂區域瓦斯抽采方法。

發明內容

技術問題：本發明的目的是針對現有高吸附、難解吸、低透氣性的瓦斯煤層促進瓦斯抽采技術中存在的局限性，提供一種瓦斯抽采濃度大、壓裂影響范圍廣，且較現有普通酸化壓裂效果顯著增加的高溫擾動強化酸化壓裂區域瓦斯抽采方法。

技術方案：本發明高溫擾動強化酸化壓裂區域瓦斯抽采方法，其特征在于包括以下步驟：

a.首先在待瓦斯治理區域煤層巷幫上依次施工酸化壓裂孔和高溫擾動導孔，酸化壓裂孔呈邊長為3～5m的矩形陣列布置，高溫擾動導孔布置于酸化壓裂孔對角線中心位置處，酸化壓裂孔的施工長度是高溫擾動導孔施工長度的兩倍；

b.在酸化壓裂孔孔口連接酸化壓裂設備，所述酸化壓裂設備由防酸蝕高壓膠管、酸化壓裂管和酸化壓裂泵裝置組成，各段防酸蝕高壓膠管由三通連接，三通的出口一端與酸化壓裂管連接，且每段防酸蝕高壓膠管都設置有單向節流閥；

c.在高溫擾動導孔連接高溫擾動設備，所述高溫擾動設備由高溫擾動發射頭和高溫擾動控制器組成；

d.依次對酸化壓裂孔和高溫擾動導孔進行常規鉆孔密封；

e.開啟高溫擾動設備，利用高溫擾動控制器調節高溫擾動發射頭的溫度對預抽采瓦斯煤層進行加熱，加熱溫度設定120℃，達到設定溫度后保持溫度恒定；

f.打開開關，同時開啟酸化壓裂泵裝置，對預抽采瓦斯煤層進行酸化壓裂，由于高溫擾動裝置對煤層的加熱，致使酸化壓裂液處于高溫狀態，加強酸化液的酸蝕特性，實現高溫擾動強化酸化壓裂；

g.根據不同煤質設定不同作業時間，達到設定時間后，停止高溫擾動強化酸化壓裂作業，拆除設備，將酸化壓裂孔和高溫擾動導孔連入瓦斯抽采管網，進行瓦斯抽采。

所述酸化壓裂孔呈邊長為3～5m的矩形陣列布置，且酸化壓裂孔施工孔徑是高溫擾動導孔的五倍。

所述酸化壓裂液由濃度為10％鹽酸、5％氫氟酸、5％十二烷基硫酸鈉溶液組成。