[發(fā)明專利]一種立井揭煤區(qū)域多煤層分段水力壓裂方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011010421.4
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112127864B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 李良偉;武文賓;林府進;江萬剛;李日富;孫朋;潘雪松;劉洋;唐建平;姚壯壯
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 陰知見

本發(fā)明屬于瓦斯治理領(lǐng)域，涉及一種立井揭煤區(qū)域多煤層分段水力壓裂方法，該方法通過將壓裂專用井布置在立井設計位置的最大水平主應力方向上，根據(jù)不同煤層條件設計出合適的起裂壓力和壓入水量，并分段進行各煤層水力壓裂，壓裂后連接負壓進行瓦斯抽采。該方法利用地應力影響裂縫起裂和擴展的原理將壓裂專用井布置在合適位置，壓裂裂縫有效覆蓋揭煤區(qū)域，增加該區(qū)域煤層透氣性。壓裂后還可利用該壓裂井進行瓦斯抽采，有效降低揭煤區(qū)域突出危險性。水力壓裂的實施超前于立井的施工且有足夠的瓦斯抽采時間，可快速提升立井掘進效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于瓦斯治理領(lǐng)域，涉及一種立井揭煤區(qū)域多煤層分段水力壓裂方法。

背景技術(shù)

新建煤礦開拓井筒過程中，主、副井筒采用立井布置是一種常見的布置方法。我國煤層儲層條件差，瓦斯含量高，瓦斯壓力大，煤質(zhì)松軟，因此在立井開拓過程中揭開和穿過原始煤層時容易導致煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。當預揭穿煤層被預測為具有突出危險性時，必須采取相應的防突措施，即布置相應的瓦斯抽采鉆孔抽采原始煤層瓦斯，降低瓦斯含量和壓力到規(guī)定值以下，但因我國煤層賦存條件如煤質(zhì)松軟、煤層透氣性差等，導致瓦斯抽采時間長、瓦斯抽采效果不好，因此必須選擇可靠的煤層增透措施增加煤層透氣性。

近年來水力壓裂技術(shù)在煤礦中的應用效果較好，水力壓裂技術(shù)能在煤層實現(xiàn)大范圍的煤層增透，有利于瓦斯抽采，但在建井期間的立井揭穿多層原始煤層時仍然缺乏有效的多煤層高效水力壓裂技術(shù)。常規(guī)方法是在即將見煤時施工水力壓裂鉆孔，水力壓裂增透后施工瓦斯抽采鉆孔，待瓦斯含量與瓦斯壓力降低后再繼續(xù)掘進直到揭開該煤層，以此往復，直至揭開所有煤層。立井多煤層揭煤過程中采用常規(guī)水力壓裂方法實施周期長，實施過程復雜，影響立井開拓速度。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種立井揭煤區(qū)域多煤層分段水力壓裂方法，提高了立井多煤層揭煤過程的增透效率及增透效果。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種立井揭煤區(qū)域多煤層分段水力壓裂方法，包含以下步驟：

步驟1，確定立井井筒施工位置，獲取該區(qū)域最大水平主應力方向，在最大水平主應力方向上設計水力壓裂專用井；

步驟2，垂直向下施工水力壓裂專用井，記錄所穿越煤層底板埋深與煤層厚度，直至深度超出最深煤層底板30m以上，退出鉆井施工工具，更換鉆頭擴井并安裝套管加固；

步驟3，通過下列算式計算各煤層的起裂壓力P_x與注入水量Q_x：

Q_x＝πl(wèi)m_x²

P_x＝3600gh_x

式中：g為重力加速度，x為煤層數(shù)，h_x為第x煤層的底板埋深，π為圓周率，l為水力壓裂專用井與立井井筒距離，m_x為第x煤層的厚度，計算結(jié)果取整數(shù)；

步驟4，提供一種水力壓裂裝置，包括第二封隔器、篩管、第一封隔器，壓裂管柱，高壓管路轉(zhuǎn)換接頭，高壓管路以及水力壓裂泵組，按從下到上的順序先后連接并下放第二封隔器、篩管、第一封隔器以及壓裂管柱，使篩管處于最深煤層的位置，通過井口固定裝置將壓裂管柱抱死，同時將井口固定裝置與地面固定；

步驟5，壓裂管柱連接高壓管路轉(zhuǎn)換接頭，高壓管路轉(zhuǎn)換接頭連接高壓管路，高壓管路連接水力壓裂泵組；

步驟6，啟動水力壓裂泵組開始水力壓裂，調(diào)壓至設計起裂壓力P_x，保持該壓力直至設計注入水量Q_x后停止水力壓裂泵組，完成最深煤層的水力壓裂；