[发明专利]一种高温扰动强化酸化压裂区域瓦斯抽采方法

说明书

本发明公开的一种高温扰动强化酸化压裂区域瓦斯抽采方法，首先在待瓦斯治理区域煤层巷帮上依次施工酸化压裂孔和高温扰动导孔，酸化压裂孔呈边长为2～3m的矩形阵列布置，高温扰动导孔布置于酸化压裂孔对角线中心位置处，酸化压裂孔的施工长度是高温扰动导孔施工长度的两倍，且酸化压裂孔施工孔径是高温扰动导孔的五倍；酸化压裂设备主要包括压裂泵、储液罐和控制台组成，高温扰动设备包括电热发生器和电热控制台。利用酸化压裂设备通过酸化压裂孔对煤层进行酸化压裂，同时开启高温扰动设备对煤层进行加热，通过煤层的升温对酸化液进行加温，加强酸化液的酸蚀特性，实现高温扰动强化酸化压裂；通过实施高温扰动强化酸化压裂区域瓦斯抽采方法，使得酸化压裂影响范围扩大，抽采瓦斯浓度提高，较现有普通酸化压裂效果显著增加，满足了煤矿井下区域瓦斯治理等工作的需求。

技术领域

本发明涉及一种高温扰动强化酸化压裂区域瓦斯抽采方法，属于煤矿井下区域煤层增透瓦斯抽采领域，尤其适用于高吸附、难解吸、低透气性的瓦斯煤层作业。

背景技术

我国是世界上瓦斯灾害最严重的国家之一。建国以来共发生二十几起死亡百人以上的煤矿事故，其中20起是瓦斯事故。煤矿开采深度年平均增加15m以上，开采煤层瓦斯压力年平均增加0.15～0.3MPa。而随着开采强度和深度的增加，瓦斯压力和瓦斯含量的增大，地质构造复杂程度加深，将导致煤矿瓦斯灾害日趋严重。而煤层瓦斯抽采是减少瓦斯隐患和瓦斯灾害的主要措施。

酸化压裂是极为复杂的含化学过程的流固耦合过程，其裂纹扩展和延伸的演化规律以及裂纹的发展长度，决定增透范围的发展方向和趋势，是衡量增透范围的重要指标。但目前在高吸附、难解吸、低透气性煤层中的单纯应用酸化压裂效果不够显著。因此，为解决现有酸化压裂技术缺陷，急需一种新型的压裂方法以满足煤矿井下现场区域瓦斯防治等工作的需要。结合并吸取现有酸化压裂的优势，利用高温强化酸性腐蚀的特性，形成了一套高温扰动强化酸化压裂区域瓦斯抽采方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对现有高吸附、难解吸、低透气性的瓦斯煤层促进瓦斯抽采技术中存在的局限性，提供一种瓦斯抽采浓度大、压裂影响范围广，且较现有普通酸化压裂效果显著增加的高温扰动强化酸化压裂区域瓦斯抽采方法。

技术方案：本发明高温扰动强化酸化压裂区域瓦斯抽采方法，其特征在于包括以下步骤：

a.首先在待瓦斯治理区域煤层巷帮上依次施工酸化压裂孔和高温扰动导孔，酸化压裂孔呈边长为3～5m的矩形阵列布置，高温扰动导孔布置于酸化压裂孔对角线中心位置处，酸化压裂孔的施工长度是高温扰动导孔施工长度的两倍；

b.在酸化压裂孔孔口连接酸化压裂设备，所述酸化压裂设备由防酸蚀高压胶管、酸化压裂管和酸化压裂泵装置组成，各段防酸蚀高压胶管由三通连接，三通的出口一端与酸化压裂管连接，且每段防酸蚀高压胶管都设置有单向节流阀；

c.在高温扰动导孔连接高温扰动设备，所述高温扰动设备由高温扰动发射头和高温扰动控制器组成；

d.依次对酸化压裂孔和高温扰动导孔进行常规钻孔密封；

e.开启高温扰动设备，利用高温扰动控制器调节高温扰动发射头的温度对预抽采瓦斯煤层进行加热，加热温度设定120℃，达到设定温度后保持温度恒定；

f.打开开关，同时开启酸化压裂泵装置，对预抽采瓦斯煤层进行酸化压裂，由于高温扰动装置对煤层的加热，致使酸化压裂液处于高温状态，加强酸化液的酸蚀特性，实现高温扰动强化酸化压裂；

g.根据不同煤质设定不同作业时间，达到设定时间后，停止高温扰动强化酸化压裂作业，拆除设备，将酸化压裂孔和高温扰动导孔连入瓦斯抽采管网，进行瓦斯抽采。

所述酸化压裂孔呈边长为3～5m的矩形阵列布置，且酸化压裂孔施工孔径是高温扰动导孔的五倍。

所述酸化压裂液由浓度为10％盐酸、5％氢氟酸、5％十二烷基硫酸钠溶液组成。