[發明專利]一種煤層群高位頂板水力壓裂井下施工方法

有效

• 申請號: 202010573165.3
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111608630B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 王襄禹;張飛騰;柏建彪;張永強;李冠軍;吳博文
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B7/04;E21B25/00;E21B47/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李翩

1.一種煤層群高位頂板水力壓裂井下施工方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

a.調研開采煤層(1)上方的上位煤柱(4)和高位頂板(5)對應的層位、厚度、強度參數；

b.通過“固支梁”、“關鍵層”力學模型計算高位頂板(5)開采后形成的垮落頂板(5.1)、長懸頂板(5.2)的塊體長度，確定上位煤柱(4)中因上覆載荷產生的破裂區(4.1)、承載區(4.2)寬度；

c.設計壓裂鉆孔(6)和n個壓裂點(7)，其中上位煤柱(4)寬度方向上的中部位置為壓裂點(7)的X軸坐標、上位煤柱(4)長度方向上沿破裂區(4.1)與承載區(4.2)的過渡帶為壓裂點(7)的Y軸坐標群，設第k個壓裂點(7)對應的Y軸坐標為yk,長懸頂板(5.2)垂直方向的中部位置為壓裂點(7)的Z軸坐標，設各個壓裂點(7)對應的坐標為(x,yk,z)；

d.從工作面(3)一側的回采巷道(2)對應x坐標點，沿Z方向施工L型壓裂鉆孔(6)的豎直段至z坐標點，然后沿Y方向施工壓裂鉆孔(6)的水平段，水平段的壓裂鉆孔(6)長度小于工作面(3)的傾向長度；

e.在工作面(3)一側的回采巷道(2)前后距離s處重復步驟d，形成兩組新的壓裂鉆孔(6)，參照步驟c，對應的兩組新的壓裂點(7)的坐標分別為(x+s,yk,z)和(x-s,yk,z)；

f.在三組壓裂鉆孔(6)內，根據壓裂點(7)的坐標進行水力壓裂施工，形成多組X軸方向的裂隙面(8.1)和Y軸方向的裂隙面(8.2)以及裂隙網絡(8.3)；原長懸頂板(5.2)壓裂后變為短懸頂板(5.3)和壓裂破斷塊體(5.4)。

2.如權利要求1所述的一種煤層群高位頂板水力壓裂井下施工方法，其特征在于，步驟a中分別通過鉆孔取芯、孔內窺視和室內力學實驗獲取上位煤柱(4)和高位頂板(5)對應的層位、厚度以及強度參數。

3.如權利要求1所述的一種煤層群高位頂板水力壓裂井下施工方法，其特征在于，步驟d中壓裂鉆孔(6)選用其他回采巷道施工至各個壓裂點(7)。

4.如權利要求1所述的一種煤層群高位頂板水力壓裂井下施工方法，其特征在于，步驟c～e中每組壓裂鉆孔(6)中各個壓裂點(7)的施工間距小于二倍的水力壓裂半徑；壓裂鉆孔(6)的施工間距s為10～25m；具體壓裂鉆孔(6)和壓裂點(7)的施工間距根據現場的單孔水力壓裂實驗半徑校正。

5.如權利要求1所述的一種煤層群高位頂板水力壓裂井下施工方法，其特征在于，步驟f中水力壓裂在L鉆孔中預先施工垂直或水平方向的切槽，實現壓裂面的定向作用，形成理想裂縫。