碎软低渗煤层穿层钻孔水力压裂瓦斯抽采技术研究_中国煤炭行业知识服务平台

碎软低渗煤层穿层钻孔水力压裂瓦斯抽采技术研究

作者

耿宁贾秉义纪文涛
单位

淮北矿业股份有限公司芦岭煤矿中煤科工西安研究院（集团）有限公司西安科技大学安全科学与工程学院
摘要

碎软低渗煤层透气性差是制约煤层瓦斯治理效果的关键因素，水力压裂技术能够改善煤岩层透气性，提高瓦斯抽采效果。通过理论分析和数值模拟，发现碎软煤层水力压裂无法形成有效裂缝，而是通过高压水在碎软煤层中不断地挤胀和穿刺，使煤体发生位移，达到煤层增容、增透目的。在此基础上，以淮北矿区某矿山西组10号煤层为研究对象，开展了现场工程试验。结果显示，压裂过程中，目标煤层发生了多次的挤胀和穿刺作用，压裂影响范围超过25 m,压裂区域预抽钻孔平均瓦斯抽采浓度为63.45%,压裂区域百米煤孔瓦斯抽采纯量是未压裂区域的2.62倍，压裂区域抽采效果较未压裂区域显著提升。研究结果可为碎软低渗煤层瓦斯高效抽采提供借鉴。
关键词

水力压裂增透瓦斯抽采碎软低渗煤层穿层钻孔
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(42103047)；国家自然科学基金面上项目(52174207)；山西省应用基础研究计划项目(20210302124644)；
文章目录

1 碎软煤层水力压裂增透机理
1.1 水力压裂增透机理
1.2 碎软煤层压裂裂缝演化特征数值分析
(1)数值分析原理。
(2)数值模型建立。
(3)模拟结果及分析。
2 穿层钻孔水力压裂增透试验
2.1 试验区概况
2.2 穿层钻孔施工
2.3 水力压裂增透试验
3 试验结果分析
3.1 泵注压力曲线分析
3.2 水力压裂影响半径分析
3.3 抽采效果分析
4 结论