[發明專利]水力壓裂弱化卸壓施工方法及施工系統

在審

• 申請號: 202111040019.5
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113833432A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 孫曉冬;鄭仰發;鄭建偉;姜鵬飛;馬兆瑞;趙凱凱
• 申請（專利權）人: 天地科技股份有限公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/26;E21B49/00;E21F7/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 白袖龍

本發明提供一種水力壓裂弱化卸壓施工方法，包括以下步驟：施工探測鉆孔，并通過所述探測鉆孔獲得需要壓裂的目標層位；通過采區大巷施工繞道至所述目標層位，并掘進水平工藝巷；進行水平鉆孔施工和鉆孔壓裂弱化施工，直至完成所述目標層位的全部卸壓工作。本發明的水力壓裂弱化卸壓施工方法能夠保證水平鉆孔具有足夠的施工長度，處理范圍大，可保證縫網壓裂效果。

技術領域

本發明涉及煤礦卸壓技術領域，尤其涉及一種水力壓裂弱化卸壓施工方法及施工系統。

背景技術

自上世紀50年代以來，水力壓裂技術在油氣行業得到了廣泛的應用，并逐漸引入煤層氣開采領域。水力壓裂技術的核心內容為在目標層位施工鉆孔，在鉆孔形成的限定空間內，通過采用封隔工具或水力噴射工具由高壓水產生局部的人造高應力。當人造應力達到一定水平后，就可以突破目標巖層應力和強度的限制，產生裂縫的起裂、擴展、偏轉和延伸，形成復雜程度不同的縫網。大量研究和實踐成果已表明，增加了人為裂縫的巖體其整體強度顯著降低，基于此原理，水力壓裂技術被煤炭行業廣泛應用于堅硬頂板弱化領域。

煤礦井下實施的水力壓裂工程需在井巷硐室中進行，作業空間有限，并且受采煤生產影響，規模一般較小，鉆孔深度一般在100m以內，壓裂泵流量多小于0.2m³/min，無法實現區域規模壓裂。為達到堅硬頂板區域卸壓目的，國內少數礦井(塔山礦、同忻礦和孟村礦)引進試驗了石油行業的地面鉆井壓裂技術，取得了一定的成果，但多數礦井受埋藏深度、地表地貌或建筑物的影響，短時間內無法實施地面鉆井壓裂。

針對煤層上部存在堅硬厚巖層的條件，需要開發一種煤礦井下區域水力壓裂弱化卸壓方法。

發明內容

本發明提供一種水力壓裂弱化卸壓施工方法及施工系統，用以解決現有技術中煤礦驚嚇實施的水利壓裂鉆孔深度小，無法實現區域規模壓裂的問題。

本發明提供一種水力壓裂弱化卸壓施工方法，包括：

施工探測鉆孔，并通過所述探測鉆孔獲得需要壓裂的目標層位；

通過采區大巷施工繞道至所述目標層位，并掘進水平工藝巷；

進行水平鉆孔施工和鉆孔壓裂弱化施工，直至完成所述目標層位的全部卸壓工作。

根據本發明提供的水力壓裂弱化卸壓施工方法，所述進行水平鉆孔施工和鉆孔壓裂弱化施工，直至完成所述目標層位的全部卸壓工作包括：

在所述水平工藝巷掘進方向上的首個施工位置施工垂直于所述水平工藝巷掘進方向的水平鉆孔并進行鉆孔弱化施工；

在預設方向上間隔預設距離的下一施工位置施工水平鉆孔，并進行鉆孔壓裂弱化施工；

重復上一步驟，直至完成所述目標層位的全部卸壓工作。

根據本發明提供的水力壓裂弱化卸壓施工方法，所述預設距離為雙倍的鉆孔壓裂半徑距離。

根據本發明提供的水力壓裂弱化卸壓施工方法，所述預設方向為所述水平工藝巷的掘進方向的相反方向。

根據本發明提供的水力壓裂弱化卸壓施工方法，同一所述施工位置施工位于所述水平工藝巷兩側方向的兩個所述水平鉆孔。

根據本發明提供的水力壓裂弱化卸壓施工方法，所述施工探測鉆孔，并通過所述探測鉆孔獲得需要壓裂的目標層位包括：

由采區大巷或硐室內施工探測鉆孔；

獲取探測鉆孔內圖像信息和深度信息并評判巖層厚度；

根據所述圖像信息獲得各層位的破碎等級并根據所述破碎等級評價各巖層的穩定程度；

收集所述探測鉆孔內的巖粉并判別巖層不同位置的關鍵元素含量；