[发明专利]一种穿层钻孔水力冲孔增透效果定量评价方法

权利要求书

1.一种穿层钻孔水力冲孔增透效果定量评价方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)从岩石巷道向煤层施工穿层钻孔穿透煤层，记录钻孔半径、见煤长度，并取样测出煤层瓦斯含量，然后封孔，在孔口安装压力表测定煤层原始瓦斯压力；

2)测压完成后打开阀门使钻孔内压力降至大气压，然后测出各个时刻钻孔瓦斯自然排放量，再利用径向流量法，通过相应的公式计算煤层初始渗透率；

3)对钻孔实施水力冲孔工程，记录冲孔后钻孔半径，冲孔结束后持续监测钻孔瓦斯流量两周以上，每天至少测量1次；

4)基于测量的钻孔瓦斯流量，利用径向流量法计算冲孔后的煤层渗透率，冲孔后的煤层渗透率随瓦斯测量时间的延长逐渐降低并趋于稳定，当计算结果的变化小于5％时判断为渗透率达到稳定，确定等效渗透率；

5)在数值仿真软件中建立煤层瓦斯运移模型，将煤层参数和步骤4)获得的煤层渗透率、等效渗透率输入数值仿真软件，先输入预设值作为等效增透半径，计算出模拟钻孔瓦斯流量，并将模拟的瓦斯流量与步骤3)实测的瓦斯流量进行比对；根据比对结果调整输入的等效增透半径值，使模拟瓦斯流量与实测瓦斯流量相匹配，确定等效增透半径；

上述煤层瓦斯运移模型包括煤层几何模型和双孔介质煤层瓦斯运移数学模型，其中双孔介质煤层瓦斯运移数学模型的计算公式如下：

式中：p_m为孔隙瓦斯压力，MPa；t为时间，d；V_M为气体摩尔体积，0.0224m³/mol；p_f为裂隙瓦斯压力，MPa；V_L为朗格缪尔体积，m³/kg；p_L为朗格缪尔压力，MPa；τ为吸附时间，d；R为理想气体常数，J/(mol·K)；T为煤层温度，K；ρ_c为煤体视密度，kg/m³；φ_m为孔隙率，％；φ_f为煤体裂隙率，％；k为渗透率包括等效渗透率或煤层渗透率，mD；μ为甲烷动力学粘度，1.08×10^-5Pa·s；

6)利用等效渗透率和等效增透半径定量评价水力冲孔的增透效果，为水力冲孔强化瓦斯抽采参数设计提供数值参考。

2.根据权利要求1所述的一种穿层钻孔水力冲孔增透效果定量评价方法，其特征在于，步骤5)中，所述数值仿真软件选自COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析软件。

3.根据权利要求1所述的一种穿层钻孔水力冲孔增透效果定量评价方法，其特征在于，步骤5)中，所述预设值为冲孔后钻孔半径的三倍值。