一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法技术

本发明专利技术涉及一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法，属于煤矿井下瓦斯灾害治理领域，包括：S1：在底抽巷施工多个穿层钻孔作为水力压裂孔；在每个压裂孔之间循环注水压裂，形成拉链式压裂；压裂时按照前置液‑顶替液的顺序，前置液与顶替液用不同种的压裂液，随同压裂液压入压裂孔；S2：压裂孔两侧各施工一组定向孔，定向孔旁布置若干组考察孔；S3：水力压裂结束一段时间后对压裂孔放水卸压，对压裂孔、定向孔及考察孔联网抽采瓦斯，记录瓦斯抽放浓度和纯量，测定考察孔含水率及瓦斯含量，考察瓦斯抽采达标情况及压裂影响范围。本发明专利技术提高了瓦斯钻孔瓦斯抽采效率和浓度，缩短瓦斯抽采达标时间，避免常规水力压裂出现应力集中，顶板垮落。

A hydraulic fracturing method for deep coal reservoirs with low permeability

【技术实现步骤摘要】
一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法
本专利技术属于煤矿井下瓦斯灾害治理
，涉及一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法。
技术介绍
瓦斯灾害是井下煤矿开采的主要动力灾害之一，目前瓦斯治理的主要方法是瓦斯抽采的方式，我国煤层的透气性显著低于世界主要产煤国家，而且随着开采深度的加大，井下煤层瓦斯含量、压力及地应力显著增大，开采之前的瓦斯治理难度进一步加大，煤矿瓦斯灾害已然成为制约煤矿安全高效生产的主要因素之一。通过钻孔进行瓦斯抽采是瓦斯治理的根本性措施。但是，根据现场实践证明，单纯地依靠钻孔抽采瓦斯有效影响范围小，瓦斯抽采浓度和抽采纯量低，钻孔工程量大，而且抽采时间长，已经不能适应煤矿生产的需要。随着瓦斯治理技术的进步，低透气煤层卸压增透技术得到了长足的发展，对于瓦斯难抽煤层来讲，诸如水力压裂、水力割缝、水力冲孔和二氧化碳爆破等技术在低透气性煤层中起到了很好的应用效果。这些技术在改变煤层物理力学性质，改善瓦斯流动，促进了瓦斯的高效抽采。在诸多的卸压增透技术中，水力压裂以其增透范围广、增透效果明显且成本相对低廉，在国内多个煤矿运用并取得了良好的效果。常规的水力压裂技术可用于埋深较浅的煤层，但是对于深部煤层，由于压裂时起裂压力高，注水压力需进一步加大，水力压裂在运用中会出现诱导煤与瓦斯突出、应力集中、顶板下沉及压裂效果差等一系列问题。对于井下深部低透气性煤储层，常规的水力压裂存在着裂隙闭合时间短、应力集中、安全系数低等问题，因此，在常规水力压裂技术的基础上，本专利提出了一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法，强化瓦斯抽采。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于针对井下深部低透气性煤储层采取常规水力压裂出现裂缝闭合时间快、应力集中及易导致二次灾害等问题，最终影响煤矿整体性安全及压裂效果，本专利技术提供了一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法，包括以下步骤：S1：选择一个深部煤层水力压裂地点，在井下煤层采用穿层或者顺层钻孔的方式作为水力压裂孔；在每个压裂孔之间循环往复地进行注水压裂，形成拉链式的压裂方式；注入过程采用交变流量的方式进行，每次对压裂孔进行压裂时均按照前置液-顶替液的顺序进行水力压裂，所述的前置液与顶替液采用不同种的压裂液，随同压裂液压入压裂孔；S2：在每个压裂孔两侧各施工一组定向孔，并在定向孔旁边布置若干组考察孔；S3：水力压裂结束一段时间后打开泄压阀，对压裂孔进行放水卸压，对压裂孔、定向孔及考察孔进行联网抽采瓦斯，每天记录瓦斯抽放浓度和纯量，并且对考察孔进行取样，测定含水率及瓦斯含量，考察瓦斯抽采达标情况及压裂影响范围。进一步，步骤S1中，所述前置液采用清水、有机盐、表面活性剂及阻燃剂配比而成，表面活性剂采用阴离子型表面活性剂，前置液组成为95％清水+4％表面活性剂+0.5％无机盐+0.5％阻燃剂；顶替液则采用清水进行压裂。进一步，所述表面活性剂为三甲十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基苯磺酸钠中的一种，阻燃剂为卤系、磷系及氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种，无机盐为氯化钠、磷酸钠、氯化镁其中的一种或者多种。进一步，通过泵将所述前置液与顶替液随同压裂液压入压裂孔，所述泵排量0.1-0.5m3/min。进一步，每个压裂孔之间的距离L1为30-40m；所述定向孔距离压裂孔所述考察孔之间和定向孔之间的距离L3为5-6m；钻孔施工时，压裂孔钻孔角度>定向孔钻孔角度>考察孔钻孔角度。进一步，每个压裂钻孔的压裂次数为5-7次，压裂时间从长到短，第一次压裂时间30min，往后压裂时间较前一次以10min依次递增。进一步，在对压裂孔的压裂中，前置液-顶替液采用交变流量的方式进行，以每5min为准，循环往复，即先利用0.5m3/min大流量压裂，之后采用0.1m3/min小流量，交替进行。进一步，压裂孔及定向孔封孔所使用的封隔器能够承受50MPa以上的高压。本专利技术的有益效果在于：本专利技术针对常规水力压裂技术在深部低透气性煤层卸压增透存在着裂隙闭合时间短、应力集中、压裂安全系数低等问题，结合水力压裂卸压增透技术已有的优势和特点，采用“拉链式”压裂方式，在各个压裂孔中进行多次循环水力压裂作业，能提高瓦斯钻孔瓦斯抽采效率和浓度，缩短瓦斯抽采达标时间，避免常规水力压裂出现应力集中，从而诱导煤与瓦斯突出等问题。经过实践证明，煤层透气性系数提高10倍以上，瓦斯抽采浓度和纯量提高5倍以上，为瓦斯高效抽采和工作面回采、安全生产提供了技术保障。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术所述井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法流程示意图；图2为本专利技术布孔示意图；图3为布孔剖面图；附图标记：1-压裂孔、2-定向孔、3-考察孔、4-煤层、5-岩巷、6-煤巷、7-煤层顶板、8-煤层底板。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。如图1-3所示，本专利技术的一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法，在河南某矿得到应用，包括以下步骤：a、在河南某矿的一个深部煤层水力压裂地点，在底抽巷施工2个穿层钻孔作为水力压裂孔1、2，压裂孔之间的距离L1为35m，水力压裂孔两边分别布置定向孔，定向孔距离压裂孔在定向孔旁边布置考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：选择一个深部煤层水力压裂地点，在井下煤层顺层或者穿层钻孔作为水力压裂孔；在每个压裂孔之间循环往复地进行注水压裂，形成拉链式的压裂方式；注入过程采用交变流量的方式进行，每次对压裂孔进行压裂时均按照前置液-顶替液的顺序进行水力压裂，所述的前置液与顶替液采用不同种类的液体，随同压裂液压入压裂孔；/nS2：在每个压裂孔两侧各施工一组定向孔，并在定向孔旁边布置若干组考察孔；/nS3：水力压裂结束一段时间后打开泄压阀，对压裂孔进行卸压，对压裂孔、定向孔及考察孔进行联网抽采瓦斯，每天记录瓦斯抽放浓度和纯量，并且对考察孔进行取样，测定含水率、瓦斯含量及压裂顶板变形量，考察瓦斯抽采达标情况及压裂影响范围。/n

【技术特征摘要】
1.一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：选择一个深部煤层水力压裂地点，在井下煤层顺层或者穿层钻孔作为水力压裂孔；在每个压裂孔之间循环往复地进行注水压裂，形成拉链式的压裂方式；注入过程采用交变流量的方式进行，每次对压裂孔进行压裂时均按照前置液-顶替液的顺序进行水力压裂，所述的前置液与顶替液采用不同种类的液体，随同压裂液压入压裂孔；
S2：在每个压裂孔两侧各施工一组定向孔，并在定向孔旁边布置若干组考察孔；
S3：水力压裂结束一段时间后打开泄压阀，对压裂孔进行卸压，对压裂孔、定向孔及考察孔进行联网抽采瓦斯，每天记录瓦斯抽放浓度和纯量，并且对考察孔进行取样，测定含水率、瓦斯含量及压裂顶板变形量，考察瓦斯抽采达标情况及压裂影响范围。


2.根据权利要求1所述的下深部低透气性煤储层的水力压裂方法，其特征在于：步骤S1中，所述前置液采用清水、有机盐、表面活性剂及阻燃剂配比而成，表面活性剂采用阴离子型表面活性剂，前置液组成为95％清水+4％表面活性剂+0.5％无机盐+0.5％阻燃剂；顶替液则采用清水进行压裂。


3.根据权利要求2所述的下深部低透气性煤储层的水力压裂方法，其特征在于：所述表面活性剂为三甲十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基苯磺酸钠中的一种，阻燃剂为卤系、磷系及氢氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：武文宾，林府进，唐建平，孙朋，李良伟，贾泉敏，姚壮壮，刘洋，马淑胤，苏航，潘雪松，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50