矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法及装备技术

本发明专利技术公开了一种矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法及装备，该方法及装备能够在煤岩层定向长钻孔中分段进行脉冲压裂，一方面通过分段压裂有效克服因长钻孔整体压裂存在的压裂裂缝分布不均匀的弊端，解决裂缝呈现“外密内疏”的难题；同时在每个分段内通过高频脉冲水压力使煤岩体疲劳损伤，形成不受地应力控制的多方向水力裂缝，并激活煤岩层原生裂缝，形成裂缝网络；最终每个分段的脉冲压裂缝网扩展贯通，进而在定向长钻孔内形成均匀分布且相互联通的密集裂缝网络。本发明专利技术分段脉冲压裂方法对长钻孔压裂效果的改善较为显著，同时，借助定向钻机施工，方法简单，施工方便，易于操作，安全可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种矿井下煤岩层压裂领域，尤其是一种矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法及装备，属于采矿工程。

技术介绍

1、我国煤炭资源储量较大，2020年我国煤炭产量达到全球煤炭总产量的50.7%，位列全球第一。近年来，因煤矿井下的煤层赋存地质条件复杂，煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸事故等灾害诸多，且至灾机理复杂。因此，瓦斯依旧是制约煤矿安全生产的重要因素之一。为了保障矿井的安全高效生产，应改进常规抽采方法，通过人工增透方法在煤层中增加新的裂隙，改善煤层裂隙结构，提高煤层透气性。

2、水力压裂作为一种提高储层渗透性、改善流体流动性能的重要方法，其基本思路是将压裂液注入储层中，通过形成一定范围的裂隙网络，提高储层的裂隙连通性和渗透率，达到增透的目的。常规压裂采用高压大流量泵向储层注入压裂液，受地应力控制，储层中易形成水力主裂缝，产生局部应力集中，分支裂缝较少，难以形成复杂裂缝网络。与常规压裂相比，脉冲压裂通过脉冲循环泵注，在高频脉冲水压力作用下，使煤体疲劳损伤，产生不受地应力控制的多个方向上的水力裂缝，同时高频脉冲水压冲击煤体，容易激活煤体原生裂缝，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法，其特征在于，步骤S1中钻孔施工地点为工作面回风巷/运输巷，所要改造的目标层位为煤层，利用定向钻机在工作面回风巷/运输巷向煤层施工顺层定向长钻孔进行分段脉冲压裂，改造煤层。

3.根据权利要求1所述矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法，其特征在于，步骤S1中钻孔施工地点为煤层底抽巷，所要改造的目标层位为煤层，利用定向钻机在底抽巷向煤层施工穿层定向长钻孔进行分段脉冲压裂，改造煤层。

4.根据权利要求1所述矿井下煤岩层定向...

【技术特征摘要】

1.一种矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法，其特征在于，步骤s1中钻孔施工地点为工作面回风巷/运输巷，所要改造的目标层位为煤层，利用定向钻机在工作面回风巷/运输巷向煤层施工顺层定向长钻孔进行分段脉冲压裂，改造煤层。

3.根据权利要求1所述矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法，其特征在于，步骤s1中钻孔施工地点为煤层底抽巷，所要改造的目标层位为煤层，利用定向钻机在底抽巷向煤层施工穿层定向长钻孔进行分段脉冲压裂，改造煤层。

4.根据权利要求1所述矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法，其特征在于，步骤s1中钻孔施工地点为工作面回风巷/运输巷，所要改造的目标层位为松软煤层，由于煤层松软，在松软煤层内施工钻孔时塌孔较严重，钻孔成孔效果差，且压裂形成的裂缝在闭合应力下会快速闭合，利用定向钻机在工作面回风巷/运输巷向煤层顶板施工穿层定向长钻孔进行分段脉冲压裂，使顶板压裂裂缝贯穿松软煤层，在顶板和松软煤层内形成联通的裂缝网络，进而实现对松软煤层的压裂改造。

5.根据权利要求4所述矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法，其特征在于，为保证顶板脉冲压裂裂缝贯穿到松软煤层，在顶板中的定向长钻孔与松软煤层的垂直距离不大于5 m，并且脉冲压裂时，压裂时间应相对在松软煤层压裂时延长20~40分钟。

6.根据权利要求1所述矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法，其特征在于，步骤s1中钻孔施工地点为工作面回风巷/运输巷，所要改造的目标层位为顶板岩层，利用定向钻机在工作面回风巷/运输巷向顶板岩层施工穿层定向长钻孔进行分段脉冲压裂，改造顶板岩层。

7.根据权利要求1所述矿井下煤岩层定向长钻孔分段脉冲压裂方法，其特征在于，步骤s11中根据分段脉冲压裂施工目的，对脉冲水力...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴龙，黄炳香，陈树亮，邵鲁英，李浩泽，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：