[发明专利]一种高压气体压裂煤层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压气体压裂煤层的方法，尤其是一种适用于钻孔围岩孔隙度较高的高压气体压裂方法。

背景技术

目前高瓦斯低透气性煤层普遍采用的卸压增透措施包括深孔松动爆破、水射流割缝技术、水力冲孔技术和井下煤层水力压裂技术等，但深孔爆破、水射流割缝技术、水力冲孔技术存在钻孔有效影响范围小、工作量大、施工工艺复杂等问题。

水力压裂技术在煤矿井下煤层增透方面取得了一定的效果，该技术的缺点主要表现在煤层中高压水进入煤体后，受煤体毛细管力作用，水难以排出，减弱了水力压裂增透煤体的效果。压裂介质由水变为气体时，将克服以上问题，然而由于气体具有可压缩性，采用气体压裂煤层的压裂压力将远高于水压，则高压气体压裂煤层会面临密封性难题，一旦密封不严，压裂煤层的气体压力就无法达到煤层的致裂压力，导致高压气体压裂煤层失败。为此，亟待寻找一种密封性高的高压气体压裂煤层的方法。

发明内容

本发明提供一种高压气体压裂煤层的方法，在保证钻孔孔口高密封性的基础上，将煤层压裂。

本发明的技术方案：

一种高压气体压裂煤层的方法,其特征在于具体工艺步骤如下：

1)由煤层下部底板岩巷向上部煤层施工倾斜钻孔，钻孔轴线与煤层水平面倾角大于20°，钻孔末端超过煤层0.5~1m； 

 2)向钻孔内插入第一注浆管、第二注浆管和压裂抽采管，向钻孔注入厚度为20~50cm的聚氨酯（3）对钻孔口进行密封。

 3)由第一注浆管向钻孔中注入膨胀水泥，直至膨胀水泥从第二注浆管中溢出时，关闭第一注浆管后端上设置的第一阀门。

4) 12~24h后，由第二注浆管向钻孔中注入含有颗粒物的堵漏粘液， 直至堵漏粘液从压裂（抽采）管中溢出时，关闭第二注浆管后端上设置的第二阀门。

5)由压裂（抽采）管向钻孔中注入压力为30~60MPa的高压气体，将含有颗粒物的堵漏粘液压入钻孔周边的粘液扩散区内。

6)当注气压力下降至20MPa以下时，持续注气30~60min后，停止压裂。

进一步，第一注浆管前端超过聚氨酯前端20~50cm，压裂（抽采）管前端位于钻孔与煤层底部的交界处，第二注浆管前端距压裂（抽采）管前端3~6m。

进一步，堵漏粘液中颗粒物为粉煤灰，颗粒物的粒径为200~500目，体积百分比5%~15%。    

本发明的有益效果：在气压作用下含有颗粒物的堵漏粘液被压入岩石段的孔裂隙中，采用粘液封堵高压气体，有效解决煤层压裂过程中高压气体的漏气问题，保证了压裂煤层的气体压力达到煤层的致裂压力。 

附图说明

图1是本发明具体应用时的示意图。

图中：1、第一阀门，2、底板岩巷，3、聚氨酯，4、第一注浆管，5、膨胀水泥，6、压裂抽采管，7、粘液扩散区，8、裂隙，9、煤层，10、颗粒物，11、堵漏粘液，12、第二注浆管，13、钻孔，14、第二阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如附图1所示，一种高压气体压裂煤层的方法,其特征在于具体工艺步骤如下：

1)由煤层下部底板岩巷向上部煤层施工与水平面夹角大于20°且向上倾斜的钻孔，钻孔末端超过煤层0.5~1m。 

2) 分别向钻孔内插入第一注浆管、第二注浆管和压裂抽采管，钻孔孔口采用长度为20~50cm的聚氨酯密封。

    3)由第一注浆管向钻孔中注入膨胀水泥，直至膨胀水泥从第二注浆管中溢出，此时第二注浆管前端与聚氨酯前端之间充满膨胀水泥，关闭第一注浆管后端上设置的第一阀门，停止注浆。

4) 放置12~24h，等膨胀水泥充分凝结后，由第二注浆管向钻孔中注入含有颗粒物的堵漏粘液，直至堵漏粘液从压裂抽采管中溢出，此时第二注浆管前端与压裂抽采管前端之间充满堵漏粘液，关闭第二注浆管后端上设置的第二阀门。

5)由压裂抽采管向钻孔中注入压力为30~60MPa的高压气体，注气20~60min，此时堵漏粘液在气体高压作用下进入钻孔周边粘液扩散区内，进而被压入岩石段的孔裂隙中，有效解决煤层压裂过程中高压气体的漏气现象，保证了压裂煤层的气体压力达到煤层的致裂压力。

6) 当注气压力下降至20MPa以下时，说明煤层已经被压裂，持续注气30~60min使裂隙进一步发育后，停止压裂。

进一步，第一注浆管前端超过聚氨酯前端20~50cm，压裂（抽采）管前端位于钻孔与煤层底部的交界处，第二注浆管前端距压裂（抽采）管前端3~6m。