[發(fā)明專利]煤礦采動穩(wěn)定區(qū)儲層內(nèi)的游離煤層氣濃度測算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110286044.5
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113030430B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設計）人: 李日富;唐建平;林府進;王然;江萬剛;付軍輝;張玉明;孫朋;賈泉敏;劉文;王亞洲;郭恒;馬正恒
• 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: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;E21F17/00
• 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: 趙榮之

1.一種煤礦采動穩(wěn)定區(qū)儲層內(nèi)的游離煤層氣濃度測算方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

S1：估算采場頂板巖層的冒落帶、裂縫帶高度；

S2：利用數(shù)值分析法及python技術(shù)計算冒裂帶孔隙體積占比，具體包括：利用UDEC數(shù)值軟件根據(jù)相應的邊界條件對采動穩(wěn)定區(qū)進行二維模擬，以巖性巖層厚度為依據(jù)或者是等值距離將模擬結(jié)果圖自下向上劃分為n個連續(xù)的區(qū)域，采用python技術(shù)對圖片進行二值化和去燥處理，灰度值為零的區(qū)域作為統(tǒng)計的孔隙和裂隙對象；分別計算出每塊區(qū)域中孔隙的面積占整個模擬結(jié)果圖中孔隙總面積的比值Φ_i；

其中，S_i為第i塊區(qū)域中孔隙的面積；S為模擬結(jié)果圖中孔隙總面積；

S3：利用插管封孔抽氣測試的方法計算采動穩(wěn)定區(qū)不同高度儲層的游離煤層氣濃度；

S4：計算采動穩(wěn)定區(qū)儲層內(nèi)游離煤層氣濃度，具體包括：在獲得不同儲層高度的游離煤層氣濃度之后，利用冒裂帶不同高度孔隙體積占比及測點實測濃度，利用下式測算采動穩(wěn)定區(qū)內(nèi)儲層內(nèi)游離煤層氣濃度：

其中，q為采動穩(wěn)定區(qū)儲層內(nèi)游離煤層氣濃度；q_i為采動穩(wěn)定區(qū)儲層測點游離氣濃度；Φ_i為儲層測點所在巖層的冒裂帶孔隙體積占比；

S5：根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對采動穩(wěn)定區(qū)儲層內(nèi)游離煤層氣濃度進行修正。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游離煤層氣濃度測算方法，其特征在于，步驟S1中，根據(jù)目標區(qū)域巖層巖性分布和巖層力學參數(shù)基本信息，利用經(jīng)驗法對采場頂板巖層的冒落帶、裂縫帶高度進行估算。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的游離煤層氣濃度測算方法，其特征在于，步驟S1中，估算采場頂板巖層的冒落帶、裂縫帶高度，具體包括：

(1)單一煤層時，煤層氣儲層高度計算公式如下：

其中，M為開采煤層法線厚度；h為開采煤層法線垂高；t、w、l分別為與開采方式、煤體硬度及煤層傾角有關(guān)的巖土參數(shù)；

(2)當為兩層及兩層以上煤層群時，計算方法為：

①上、下兩層煤的垂距H大于回采下層煤時所產(chǎn)生的冒落帶高度H_m時，按上、下煤層的厚度分別計算各自的儲層高度，取其中標高值大者作為兩層煤的儲層高度；

②下層煤的冒落帶接觸到或完全進入上層煤時，上層煤的儲層最大高度按本層煤的厚度計算，下層煤的儲層最大高度則采用上、下層煤的綜合開采高度計算，取其中標高值大者作為兩層煤的最大經(jīng)驗儲層高度；

上、下層煤的綜合開采厚度按下式計算：

其中，h_1-2表示上、下層煤之間的法線距離；h_t表示下層煤的冒落帶高度與采厚之比；M₁、M₂分別表示上、下層煤的法線厚度；

③如果上、下層煤的間距很小，則綜合開采厚度取兩層煤厚之和；求出綜合開采厚度之后，按照單一煤層開采時的經(jīng)驗儲層高度的計算公式，計算出多煤層開采條件下的儲層高度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游離煤層氣濃度測算方法，其特征在于，步驟S3中，計算采動穩(wěn)定區(qū)不同高度的儲層的游離煤層氣濃度，具體包括：根據(jù)計算的冒裂帶高度，在井下向采動穩(wěn)定區(qū)儲層施工不同角度的鉆孔，應保證S2中模擬結(jié)果圖的各區(qū)域都有測試孔終孔點，利用插管封孔抽氣測試的方法測試采動穩(wěn)定區(qū)不同高度儲層的游離煤層氣濃度；如果由于探測孔長度過長，造成探測孔施工困難，利用實測的不同高度儲層的游離氣濃度數(shù)據(jù)進行擬合，從而推算出其他高度內(nèi)儲層游離氣的濃度分布值。