[发明专利]一种基于不同地质条件下液态CO2

说明书

本发明公开了一种基于不同地质条件下液态CO₂致裂增透方法，该方法从解决现场实际应用问题思路出发，可以根据工况不同确定最优的钻孔间距、布孔方式和致裂器装液量等，进而完成液态CO₂致裂增透工序，通过致裂半径影响范围评价其致裂增透的效果，进一步为技术人员在不同地质条件下开展CO₂致裂增透应用，提出了一套行之有效的使用方法，本发明的致裂增透方法更加客观、科学且具有很好的操作性。

技术领域

本发明涉及煤层致裂增透技术领域，具体为一种基于不同地质条件下液态CO₂致裂增透方法。

背景技术

液态CO₂致裂增透技术是解决我国低渗透煤层瓦斯抽采效率的关键手段之一。然而在不同的地质条件下，液态CO₂致裂增透的各个参数选择和其效果的评价都非常具有主观性，尚无一套统一的标准和使用方法，使得在不同地质条件下的试验区应用时，技术人员往往存在盲目套用固定参数进行方案布置，无法因地制宜的选择参数、布孔方式等，因此取得的应用效果并不理想，进而影响了井下抽采达标作业。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于不同地质条件下液态CO₂致裂增透方法，解决背景技术中提出的问题，克服现有技术的不足。

本发明通过采用如下技术方案克服以上技术问题，具体为：

一种基于不同地质条件下液态CO₂致裂增透方法，该方法从解决现场实际应用问题思路出发，可以根据工况不同确定最优的钻孔间距、布孔方式和致裂器装液量等，进而完成液态CO₂致裂增透工序，并最终通过致裂半径影响范围评价其致裂增透的效果。

作为本发明的进一步方案，所述钻孔间距(以两孔为例)确定的方法是：通过破煤面积S、最小抵抗线W_d、钻孔半径R与钻孔间距a之间关系进行确定。

为减少两孔之间的大面积致裂空白区域及减弱两孔之间的应力叠加强度，则钻孔间距a的范围应为(R，2R)，最小抵抗线W_d的范围为(0，R)，单孔破煤面积S＝aW_d；破煤面积大小将影响致裂增透效果，获得破煤面积的最大值能够为致裂增透效果及节约钻孔工程量提供支撑，破煤面积S的表达式为：

式中，a为致裂孔与普通孔间距，W_d为钻孔中心线到最小抵抗线的最短直接距离，R为钻孔半径；

又

可知，当其一阶导数为0时，S可到最大值，联立式(1)、(2)得a＝1.23R，W_d＝0.789R。

作为本发明的进一步方案：所述布孔方式是指当对应地质条件中煤层瓦斯压力不超过0.6MPa，煤层瓦斯含量不超过6m³/t，煤的坚固性系数大于0.5且煤的破坏类型为I、II的情况选择用矩形布孔方式，其余采用菱形布孔方式

作为本发明的进一步方案，所述致裂器装液量的计算过程如下：

一、确定致裂压力，根据公式

式中，μ为煤体泊松比，P₀为致裂压力，σ_t为抗拉强度，n为裂纹数；

二、确定储液管相变致裂释放能量，根据公式

式中，P₀致裂压力，P₁表示大气压力，V表示储液管体积，K表示CO₂的绝热指数，W为二氧化碳相变致裂释放的能量；