[发明专利]多点控制水力压裂增透消突方法

说明书

技术领域

本发明属于煤层增透快速增产技术领域，具体涉及一种多点控制水力压裂增透消突方法。

背景技术

目前，煤层水力压裂是将注水泵将高压水注入煤层中，在煤层中形成人工裂缝或扩大已有裂缝，使煤体破坏并产生位移，增加煤层透气性，从而取得良好的瓦斯抽采效果。但是，目前的水力压裂方法主要采用的是单孔压裂，增透方向不确定，易引起应力集中，同时需要压裂泵水压高，设备要求高，且无法充分有效利用煤层中的抽放孔，造成工程中的浪费。

在我国，煤与瓦斯突出是煤矿生产中重要的瓦斯灾害事故，对煤层瓦斯进行抽放是一项有效的措施，随着煤矿开采深度的增加，煤层透气性低成为影响瓦斯抽放效率的重要因素，在单一低透气性煤层中采用水力压裂可以有效的扩大泄压范围，增大煤层透气性，但是传统的水力压裂由于裂隙传播的方向无法得到控制，造成泄压不均匀，易引起局部应力集中。已有的定向水力压裂技术水力射孔辅助压裂技术工艺、操作比较繁琐，特别是对于下向孔排渣也没得到很好地解决。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，为了避免实施水力压裂措施后造成煤层局部应力集中，达到整体卸压的压裂效果，同时有效的利用煤层瓦斯抽放钻孔，减少工程量，本发明提供一种多点控制水力压裂增透消突方法，该方法可有效改善压裂后应力集中问题，形成较大的泄压增透范围。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：多点控制水力压裂增透消突方法，包括以下步骤，

1） 在底板岩巷通过穿层钻孔的方式在煤层每间隔一定距离施工数排抽采孔，在每两排抽采孔的中间布置一组水力压裂孔，抽采孔即为控制孔，控制孔均匀环绕于水力压裂孔四周；

2） 使用自封式封孔器放入水力压裂孔和控制孔内，进行有效的封孔；

3） 用高压水泵向水力压裂孔内注入高压水，观察注水泵压的变化，并做好记录，采用动压注水，逐步加压，观察压力稳定性；

4） 持续加压30-60min，当煤体压裂、水泵压力突然下降后，压力持续到下降幅度达30%时，或发现控制孔有出水现象，停止压裂，关闭泄压阀，压裂工序结束；

5） 对每个水力压裂孔均对比压裂前、后抽采瓦斯浓度及抽采纯量的数值并加以计算，判断压裂效果；

6） 压裂后连续抽采并跟踪监测10d，考察其抽采效果。

对于松软低透气性煤层，采用穿层钻孔的方式，从底板岩巷向煤层打水力压裂孔和抽采孔，水力压裂孔和抽采孔的布置方式，布置数目，孔径大小，依据数值模拟结果确定；根据现场的地质数据，模拟出水力压裂从破裂到裂缝扩展所需要的水压，结合现场选取注水高压水泵。

步骤5）中根据压裂前、后抽采瓦斯浓度，抽采纯量的变化来判断多点控制水力压裂的实践效果。

采用上述技术方案，本发明采用以下原理：在每两排抽采孔中间布置一组水力压裂孔，抽采孔作为控制孔，其均匀地布置于水力压裂孔四周，对水力压裂孔和控制孔分别进行有效的封孔，封孔后用注水泵向水力压裂孔中注水进行压裂，观察注水泵的水压变化，当压力突然下降或者控制孔有出水现象时，关闭泄压阀，压裂程序结束。压裂结束后连接抽采管路进行抽采。在压裂过程中，由于抽采孔的辅助自由面作用，对水力压裂孔产生的裂纹具有导向和加速扩展的作用，并诱导裂隙从水力压裂孔向四周的控制孔方向发展，达到均匀压裂的目的。

本发明的有益效果是，在对低透气性煤层进行水力压裂时，实现定向控制煤层增透方向，有效地扩大煤层泄压范围，降低对水力压裂注水泵的设备要求，有效利用煤层抽采钻孔，实现快速消突的目的。

附图说明

图1是本发明中底板岩巷外段水力压裂孔和控制孔的立面布置示意图；

图2是图1中煤层中水力压裂孔和控制孔的平面布置示意图；

图3是压裂前、后钻孔瓦斯抽放浓度分析图；

图4是压裂前、后钻孔瓦斯流量分析图。

图1和图2中的附图标记分别为：1-下顺槽，2-控制孔（抽采孔），3-水力压裂孔，4-煤层，5-标高，6-底板岩巷。

具体实施方式

本发明的多点控制水力压裂增透消突方法，包括以下步骤：

1） 在底板岩巷通过穿层钻孔的方式在煤层每间隔一定距离施工数排抽采孔，在每两排抽采孔的中间布置一组水力压裂孔，抽采孔即为控制孔，控制孔均匀环绕于水力压裂孔四周；

2） 使用自封式封孔器放入水力压裂孔和控制孔内，进行有效的封孔；