本煤层脉动水力压裂卸压增透技术应用

针对余吾煤业S1206工作面煤层瓦斯含量大、煤层透气性系数低的特点,开展脉动水力压裂试验强化瓦斯抽采,研究了脉动水力压裂卸压增透机理,设计了脉动水力压裂的钻孔参数、封孔工艺和压裂参数。试验结果表明,与普通瓦斯抽采钻孔相比,压裂孔的瓦斯浓度平均提高4.7倍,纯流量平均提高了6.3倍;导向孔的瓦斯抽采浓度平均提高了3.7倍,抽采纯流量平均提高了3.9倍,实现了煤层的快速卸压增透,提高了瓦斯抽采效果。     

煤层脉动水力压裂卸压增透技术研究与应用

为了提高高瓦斯低透气性煤层瓦斯的抽采效率,提出了煤层脉动水力压裂卸压增透技术,进行了不同压力、频率条件下型煤试样的脉动水力压裂实验,分析了脉动水作用下煤体的疲劳损伤破坏特点及高压脉动水楔致裂机理。研究结果表明：煤体原生裂隙在强烈的脉动水压力作用下,会在缝隙末端产生交变应力,使煤体裂隙孔隙产生“压缩-膨胀-压缩”的反复作用,煤体将产生疲劳损伤破坏,煤体内部裂隙弱面扩展、延伸,形成相互交织的贯通裂隙网络。工业性试验结果表明脉动水力压裂比普通水力压裂卸压增透效果明显,钻孔瓦斯抽采浓度和流量均有较大幅度提高。     

水力压裂瓦斯驱替机理研究及工程实践

针对西部某矿松软低透煤层,以含瓦斯煤层水力致裂裂隙内流场为研究对象,基于现场试验,结合理论分析等方法研究了低透气性煤层水力致裂裂隙内流场驱替机理。结果表明:水力压裂技术能够有效提高煤岩体的透气性及钻孔瓦斯抽采效果。     

松软煤层超高压水力压裂技术研究及应用

为了增大煤层透气性,提高煤层的瓦斯抽采效率,保障工作面的安全生产,在N3704西瓦斯巷设计了穿层钻孔超高压水力压裂实施方案,并对压裂效果进行初步考察。结果表明,通过在7号煤层进行煤岩合层压裂,得出压裂后瓦斯抽采纯量效率提高10倍以上,煤层由难以抽采煤层、可抽煤层变为易抽采煤层,煤层透气性系数提高50倍以上;同时,7号煤层在埋深750m条件下,水量达109. 72m3时,压裂之后的抽采半径可以达到50～70m,提高瓦斯抽采效率,改善由于瓦斯制约而不利于生产的被动局面。     

高压脉动水力压裂增透技术及其应用

阐述了高压脉动水力压裂增透技术的作用机理,在松树矿进行了脉动水力压裂、水力压裂以及未压裂抽放钻孔的抽放效果对比试验,实践表明高压脉动水力压裂增透技术能更好地破裂煤体,增大渗透率。增加煤体的透气性为矿井安全生产提供有力保障,同时高压脉动水力压裂与普通抽采孔相比,抽采浓度平均增加了396.7%,流量增加了396.5%。     

高压脉动水力压裂卸压增透技术及应用

为了改进现有卸压增透技术,解决目前煤矿区域瓦斯治理存在的问题,在水力压裂技术的基础上,提出了高压脉动水力压裂卸压增透技术.采用理论分析和现场试验的方法,研究了脉动压力在裂隙中的传播规律以及卸压增透效果.结果表明:脉动水力压裂可以使煤体的某些物理量反复交变,产生疲劳破坏,从而疏通孔隙,提高透气性;脉动压力在24MPa、频率在20Hz时,卸压效果最好;压裂前后抽采体积分数平均增加了264.7%,瓦斯流量增加了245.5%;突出危险性指标q值和S值显著减小,变化幅度降低.该技术可以有效增大单孔影响范围,提高抽采效率,具有广泛的应用前景.     

高瓦斯低透气性煤层水力压裂机理分析及应用

针对山西石泉煤业高瓦斯低透气性煤层瓦斯难以抽放的问题,结合现场实际,通过采用水力压裂煤层,使得裂隙扩展衍生相互贯通,从而提高煤层透气性,增大瓦斯抽采量及浓度。     

高压脉动水力压裂增透技术在长平公司的应用研究

为了研究高压脉动水力压裂对单一低透煤层卸压增透的影响,提高抽采效果,以晋煤集团长平矿4306工作面为试验点,压裂前后瓦斯抽放效果的变化表明,高压脉动水力压裂增透技术比普通水力压力增透效果更加明显,显著提高了煤层透气性,钻孔抽采流量和浓度均有大幅度提高。     

本煤层钻孔水力压裂增透技术研究

为了解决五阳煤矿煤层瓦斯含量高、煤层透气性低、瓦斯抽采效率低下的问题,在7806上巷进行了水力压裂增透现场试验,对本次压裂选择合适的配套设备,对水力压裂的工艺流程进行合理的分析说明,提出了一种新型的封孔方法"倾斜布袋式带压封孔技术"。该封孔技术满足压裂孔的封孔质量标准;对2号孔进行了重复压裂,对于3号孔进行了一次压裂,压裂后2号钻孔自然瓦斯流量是压前的3.79倍,瓦斯流量衰减系数降低56.65%,煤层透气性系数为压前的5.69倍,3号钻孔瓦斯流量是压前的3.57倍,瓦斯流量衰减系数降低69.04%,压后煤层透气性系数是压前的5.08倍;最后确定了本次水力压裂半径不小于11.7 m。     

采用水力压裂强化煤层瓦斯抽放的远景

文内论述了用静压注水和动压注水进行高瓦斯煤层水力压裂形成裂隙的方法之应用条件及优、缺点。列出了卡拉甘达矿区厚煤层水力压裂的参数,表明了水力作用带煤层抽放瓦斯的效果,并列举了用静压注水对 K_(12)煤层水力压裂参数的实验结果。     

井下水力压裂技术在低阶煤层中的工程实践

针对珲春矿区赋存的煤层具有低煤阶、透气性好和高瓦斯的特点,开展了水力压裂技术工业试验,对比分析了压裂区域内外高位钻孔瓦斯抽采浓度及本煤层预抽钻孔压裂前、后抽采参数、工作面瓦斯涌出量和降尘效果。试验结果表明:压裂区域内高位钻孔抽采瓦斯浓度较压裂区外平均提高2.65倍;压裂后本煤层预抽钻孔瓦斯抽采浓度较压裂前平均提高1.83倍,流量平均提高39倍;回采工作面的瓦斯涌出量由压裂区域外的23 m~3/t降低到第1阶段压裂区域的9.82m~3/t和第2阶段压裂区域的7.51 m~3/t;压裂影响半径达20~34 m,本煤层预抽钻孔间距也大大增加。     

水驱气理论在煤层水力压裂工程实践中的应用

在煤层水力压裂现场实施过程中,存在着对煤层破坏的复杂性及施工盲目性等问题。分析水力压裂流体在煤层中的流动规律,不仅可以优化水力压裂施工参数,而且可以为水力压裂后煤层抽采钻孔的布置提供依据,因此提出了水力压裂过程中流体的径向流流动模型。以该模型为指导,在郭家河煤矿1307工作面进行了水力压裂现场试验。结果表明：在一定的注水压力下,随着压裂时间的延长,压裂煤层的水区半径及透气性系数进一步增大,同时该煤层经过水力压裂后瓦斯抽采浓度和纯量都有较大程度的提高,在水力压裂影响半径区域内,抽采孔距离压裂孔越远,瓦斯抽采纯量和抽采浓度提升的幅度越大。现场试验证明了水驱气理论在煤层水力压裂工程应用中有较好的适用性。     

地应力差对煤层水力压裂的影响

为进一步揭示地应力的大小和方向对煤层水力裂缝破裂压力和裂缝几何形态及延伸的影响,从而指导水力压裂设计、施工,提高压裂抽采效果,采用RFPA数值模拟软件对不同地应力差下破裂压力和裂缝延伸的变化规律进行研究。结果表明:煤层的水力压裂过程可分为裂前、微裂和破裂3个阶段,破裂阶段初始时的注水压力即为破裂压力;破裂压力随地应力差增大而线性减小;地应力差大于4 MPa时,最大地应力方向主导裂缝延伸方向;地应力差小于2 MPa时,裂缝形态趋于复杂;地应力差越大,裂缝形态越单一,方向性越显著,主裂缝延伸范围越大,越有利于煤层的增透和瓦斯的抽采,工程应用结果与数值模拟结果一致。     

塔山煤矿上覆煤层遗留煤柱水力致裂卸压技术应用实践

针对塔山煤矿上覆煤层遗留煤柱动力显现问题,本文通过理论分析、数值模拟等方法,设计了适用于上覆煤层遗留煤柱的水力致裂卸压方案.研究结果表明:上覆煤层遗留煤柱造成的应力集中区范围为40m,水力致裂后工作面周期来压强度明显减弱,围岩变形量明显减小,卸压效果显著.     

松软低透气性煤层水力压裂技术研究

针对新安煤矿二1煤层松软低透气性的特点,为增强煤层透气性,提高抽采效率,降低突出危险性,研究了水力压裂技术在松软低透气性煤层中的消突工艺及应用效果。研究表明,实施水力压裂后,煤层透气性显著增加,抽采瓦斯浓度增大105倍,抽采瓦斯流量增大86~204倍,瓦斯的抽采浓度和流量曲线呈现"升-降-升-稳定"的趋势,且稳定抽采持续时间长。     

突出低渗煤层水力压裂增透技术应用研究

针对绿塘煤矿井田区域可采煤层瓦斯含量大、压力高,透气系数低带来煤层瓦斯抽采困难等技术难题,设计采用BZW-200型水力压裂系统进行水力压裂试验,考察压裂前后煤层含水率、瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采纯量等参数来检验压裂试验的效果并优化钻孔布置。应用研究表明:水力压裂对于该矿6_中煤层具有显著增透作用,透气性系数提高约25倍;水力压裂试验明显改善了煤层瓦斯基础参数;实施水力压裂后煤层瓦斯抽采浓度及抽采量显著增大,能有效提高瓦斯抽采效率,保证工作面安全回采。     

低透气性煤层的点式水力压裂增透试验研究

针对煤层透气性低,抽采效果不佳的问题,开展水力压裂增透试验。利用数值模拟软件模拟单孔和三孔孔压裂情况下的起裂压力和裂纹扩展规律。基于数值模拟研究结果,确定水力压裂现场试验工艺参数,利用点式水力压裂装置进行了压裂试验。压裂后试验结果表明:煤层的透气性系数、单孔抽采量、抽采浓度分别是压裂前的18.9倍、2倍和2倍。     

水压裂技术在某“三硬”结构煤层顶板治理中的应用

针对煤矿坚硬顶板断裂引起的顶板动力灾害越来越多的现象，在巴彦高勒煤矿1103工作面的顶板中应用了水压裂技术，并利用现场观测、钻孔窥视和微震监测等手段，对水压裂的效果进行了检验，同时与爆破断顶效果进行了对比。结果表明：当注水压力超过30 MPa，压裂时间大于30 min 时，有效压裂范围超过15 m；工作面在水压裂区推采时，微震事件的总能量、平均能量大幅下降，发生大能量微震事件的危险性显著降低，并且下降幅度高于工作面在断顶爆破区域推采时。     

低渗煤层控制水力压裂增透技术研究及应用

针对低渗煤层水力压裂存在裂缝扩展范围小、增透效果差和在增透影响范围内容易留下空白带等问题,将控制水力压裂引入低渗煤层水力压裂实践。分析了低渗煤层控制水力压裂增透机理,提出了低渗煤层控制水力压裂增透技术及封孔方法,并在夏店煤矿进行了工程应用。结果表明:控制水力压裂使水力裂缝沿着控制孔的方向扩展延伸并有效增加煤层渗透性;组合式封孔技术封孔效果好、成本低,实现了一孔多用;控制水力压裂技术应用后,煤层渗透率有效增大,钻孔瓦斯抽采纯流量为原始煤层的4.969倍,3117工作面瓦斯预抽效果达标,回采期间回风巷瓦斯浓度始终低于0.5%,实现了工作面的安全高效开采。     

极近距离特厚煤层顶板水压致裂技术应用

为保证白洞井极近距离特厚煤层5~#煤层8107工作面顺利推出上覆3~#煤层实体煤工作面,避免出现压架事故及巷道变形冒顶灾害,利用水压致裂技术成功弱化上覆3~#煤层煤柱及砾岩老顶,降低了采动压力,保证了5~#煤层8107工作面顺利回采。