[發明專利]地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測系統及方法

有效

• 申請號: 202011142431.3
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN113153280B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 劉文崗;王寧;齊慶杰;王安虎;王海燕;趙尤信;劉英杰
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院;陜西煤業股份有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/00
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

本發明公開了一種地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測系統，包括以鉆孔開孔位置為中心布設在開孔側巷道煤壁上的第一組微振傳感器和布設在未開孔側巷道煤壁的第二組微振傳感器，以及井下數據采集儀和地面監測主機，第一組微振傳感器和第二組微振傳感器均包括呈矩形布置的四個微振傳感器，微振傳感器的輸出端均通過信號線與井下數據采集儀連接，井下數據采集儀通過井下光纜與地面監測主機連接，地面監測主機中設置有目標區域空間的網格劃分計算模型；本發明還公開了一種地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測方法。本發明的設計新穎合理，實現方便，數據的準確性高，能夠為水力壓裂鉆孔工藝的優化提供支撐，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

技術領域

本發明屬于煤礦井下水力壓裂增透卸壓領域，具體涉及一種地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測系統及方法。

背景技術

隨著淺部煤炭資源的逐漸枯竭，國內大部分礦井都邁向深部開采，隨著開采深度的增壓，地應力不斷升高，沖擊地壓、煤與瓦斯突出等礦井動力災害日益嚴重。煤層卸壓增透技術不僅可以卸載較高的地下壓力，還可以增加煤層的透氣性，有利于瓦斯的抽采利用，現已經大范圍的應用于煤礦生產中，常見的有水力壓裂、水力造穴、水力割縫等水力化措施，但由于煤層的不可透視性，相關措施的影響范圍和卸壓增透效果難以檢測掌握，現常用的流量法、壓降法等都需要補打觀測孔，會對煤層自身的裂隙結構造成影響，結果往往具有很大的誤差，難以滿足實際生產要求，因此亟需一種精度高、可靠性好的新型水力割縫鉆孔卸壓增透效果檢測方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種結構簡單、設計新穎合理、安裝方便、操作難度小、工程量小、數據的準確性高、實用性強、使用效果好、便于推廣使用的地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測系統。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測系統，包括以鉆孔開孔位置為中心布設在開孔側巷道煤壁上的第一組微振傳感器和布設在未開孔側巷道煤壁的第二組微振傳感器，以及用于數據采集的井下數據采集儀和用于數據處理的地面監測主機，所述第一組微振傳感器和第二組微振傳感器均包括呈矩形布置的四個微振傳感器，所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器的水平間距小于所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器的水平間距，所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器的垂直間距小于所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器的垂直間距，所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器的輸出端和所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器的輸出端均通過信號線與井下數據采集儀連接，所述井下數據采集儀通過井下光纜與地面監測主機連接，所述地面監測主機中設置有用于進行地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測的目標區域空間的網格劃分計算模型。

上述的地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測系統，所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器的水平間距為4m，所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器的垂直間距為3m；所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器的水平間距為10m，所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器的垂直間距為4m。

上述的地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測系統，所述網格劃分計算模型包括以用于進行地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測的目標區域空間建立的立方體塊以及設置在立方體塊三個面上的三維坐標系和多個網格。

本發明還提供了一種不僅方法步驟簡單，還能夠分析鉆孔周圍煤巖體在軸向、徑向等多個方向上的破壞情況，提供更豐富的分析結果，能夠為水力壓裂鉆孔工藝的優化提供支撐的地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、根據水力壓裂鉆孔的布置參數，設計對應的微振傳感器的安裝位置，并根據設計的安裝位置安裝好微振傳感器；

步驟二、將微振傳感器通過信號線與井下數據采集儀連接，將井下數據采集儀通過井下光纜與地面監測主機連接；