一種高壓氣體壓裂煤層的方法
2023-12-09 23:09:06
一種高壓氣體壓裂煤層的方法
【專利摘要】一種高壓氣體壓裂煤層的方法,包括：1)由煤層下部底板巖巷向上部煤層傾斜鑽孔；2)向鑽孔內插入3根管，並向鑽孔注入厚度為20~50cm的聚氨酯；3)由第一注漿管向鑽孔中注入水泥砂漿，直至水泥砂漿從第二注漿管中溢出時，關閉第一注漿管後端上設置的第一閥門；4)12~24h後，由第二注漿管向鑽孔中注入含有顆粒物的堵漏粘液；5)由壓裂抽採管向鑽孔中注入壓力為30~60MPa的高壓氣體。本發明在氣壓作用下含有顆粒物的堵漏粘液被壓入巖石段的孔裂隙中，採用粘液封堵高壓氣體，有效解決煤層壓裂過程中高壓氣體的漏氣問題，保證了壓裂煤層的氣體壓力達到煤層的致裂壓力。
【專利說明】一種高壓氣體壓裂煤層的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高壓氣體壓裂煤層的方法，尤其是一種適用於鑽孔圍巖孔隙度較高的高壓氣體壓裂方法。
【背景技術】
[0002]目前高瓦斯低透氣性煤層普遍採用的卸壓增透措施包括深孔鬆動爆破、水射流割縫技術、水力衝孔技術和井下煤層水力壓裂技術等，但深孔爆破、水射流割縫技術、水力衝孔技術存在鑽孔有效影響範圍小、工作量大、施工工藝複雜等問題。
[0003]水力壓裂技術在煤礦井下煤層增透方面取得了一定的效果，該技術的缺點主要表現在煤層中高壓水進入煤體後，受煤體毛細管力作用，水難以排出，減弱了水力壓裂增透煤體的效果。壓裂介質由水變為氣體時，將克服以上問題，然而由於氣體具有可壓縮性，採用氣體壓裂煤層的壓裂壓力將遠高於水壓，則高壓氣體壓裂煤層會面臨密封性難題，一旦密封不嚴，壓裂煤層的氣體壓力就無法達到煤層的致裂壓力，導致高壓氣體壓裂煤層失敗。為此，亟待尋找一種密封性高的高壓氣體壓裂煤層的方法。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種高壓氣體壓裂煤層的方法，在保證鑽孔孔口高密封性的基礎上，將煤層壓裂。
[0005]本發明的技術方案:
一種高壓氣體壓裂煤層的方法，其特徵在於具體工藝步驟如下:
1)由煤層下部底板巖巷向上部煤層施工傾斜鑽孔，鑽孔軸線與煤層水平面傾角大於20°，鑽孔末端超過煤層0.5?Im;
2)向鑽孔內插入第一注漿管、第二注漿管和壓裂抽採管，向鑽孔注入厚度為2(T50cm的聚氨酯(3)對鑽孔口進行密封。
[0006]3)由第一注漿管向鑽孔中注入膨脹水泥，直至膨脹水泥從第二注漿管中溢出時，關閉第一注漿管後端上設置的第一閥門。
[0007]4) 12?24h後，由第二注漿管向鑽孔中注入含有顆粒物的堵漏粘液，直至堵漏粘液從壓裂(抽採)管中溢出時，關閉第二注漿管後端上設置的第二閥門。
[0008]5)由壓裂(抽採)管向鑽孔中注入壓力為3(T60MPa的高壓氣體，將含有顆粒物的堵漏粘液壓入鑽孔周邊的粘液擴散區內。
[0009]6)當注氣壓力下降至20MPa以下時，持續注氣3(T60min後，停止壓裂。
[0010]進一步，第一注漿管前端超過聚氨酯前端2(T50cm，壓裂(抽採)管前端位於鑽孔與煤層底部的交界處，第二注漿管前端距壓裂(抽採)管前端3飛m。
[0011]進一步，堵漏粘液中顆粒物為粉煤灰，顆粒物的粒徑為20(Γ500目，體積百分比
5%?15%。
本發明的有益效果:在氣壓作用下含有顆粒物的堵漏粘液被壓入巖石段的孔裂隙中，採用粘液封堵高壓氣體，有效解決煤層壓裂過程中高壓氣體的漏氣問題，保證了壓裂煤層的氣體壓力達到煤層的致裂壓力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明具體應用時的示意圖。
[0013]圖中:1、第一閥門，2、底板巖巷,3、聚氨酯,4、第一注眾管,5、膨脹水泥,6、壓裂抽採管，7、粘液擴散區，8、裂隙，9、煤層，10、顆粒物，11、堵漏粘液，12、第二注漿管，13、鑽孔，14、第二閥門。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0015]如附圖1所示，一種高壓氣體壓裂煤層的方法，其特徵在於具體工藝步驟如下:
I)由煤層下部底板巖巷向上部煤層施工與水平面夾角大於20°且向上傾斜的鑽孔，
鑽孔末端超過煤層0.5?lm。
[0016]2)分別向鑽孔內插入第一注漿管、第二注漿管和壓裂抽採管，鑽孔孔口採用長度為2(T50cm的聚氨酯密封。
[0017]3)由第一注漿管向鑽孔中注入膨脹水泥，直至膨脹水泥從第二注漿管中溢出，此時第二注漿管前端與聚氨酯前端之間充滿膨脹水泥，關閉第一注漿管後端上設置的第一閥門，停止注漿。
[0018]4)放置12?24h，等膨脹水泥充分凝結後，由第二注漿管向鑽孔中注入含有顆粒物的堵漏粘液，直至堵漏粘液從壓裂抽採管中溢出，此時第二注漿管前端與壓裂抽採管前端之間充滿堵漏粘液，關閉第二注漿管後端上設置的第二閥門。
[0019]5)由壓裂抽採管向鑽孔中注入壓力為3(T60MPa的高壓氣體，注氣2(T60min，此時堵漏粘液在氣體高壓作用下進入鑽孔周邊粘液擴散區內，進而被壓入巖石段的孔裂隙中，有效解決煤層壓裂過程中高壓氣體的漏氣現象，保證了壓裂煤層的氣體壓力達到煤層的致裂壓力。
[0020]6)當注氣壓力下降至20MPa以下時，說明煤層已經被壓裂，持續注氣3(T60min使裂隙進一步發育後，停止壓裂。
[0021]進一步，第一注漿管前端超過聚氨酯前端2(T50cm，壓裂(抽採)管前端位於鑽孔與煤層底部的交界處，第二注漿管前端距壓裂(抽採)管前端3飛m。
[0022]進一步，堵漏粘液中顆粒物為粉煤灰，顆粒物的粒徑為20(Γ500目，體積百分比
5%?15%。
[0023]說明:本高壓氣體包括氮氣、空氣、二氧化碳或混合氣體。
[0024]顆粒物(10)包括粉煤灰。
[0025]堵漏粘液(11)是在市場上購買的產品，產品名稱是增稠劑、稠化劑或粘稠劑。
【權利要求】
1.一種高壓氣體壓裂煤層的方法，其特徵在於包括下述步驟: (1)由煤層下部底板巖巷向上部煤層施工傾斜鑽孔，鑽孔)軸線與煤層水平面傾角大於20°，鑽孔末端超過煤層0.5?Im; (2)向鑽孔內插入第一注漿管、第二注漿管和壓裂抽採管，向鑽孔內注入厚度為2(T50cm的聚氨酯對鑽孔口進行密封； (3)由第一注漿管向鑽孔中注入膨脹水泥，直至膨脹水泥從第二注漿管中溢出時，關閉第一注漿管後端上設置的第一閥門； (4)12^24h後，由第二注漿管向鑽孔中注入含有顆粒物的堵漏粘液，直至堵漏粘液從壓裂抽採管中溢出時，關閉第二注漿管後端上設置的第二閥門； (5)由壓裂抽採管向鑽孔中注入壓力為3(T60MPa的高壓氣體，將含有顆粒物的堵漏粘液壓入鑽孔周邊的粘液擴散區內； (6)當注氣壓力下降至20MPa以下時，持續注氣3(T60min後，停止壓裂。
2.根據權利要求1所述的高壓氣體壓裂煤層的方法，其特徵在於，第一注漿管前端超過聚氨酯前端2(T50cm，壓裂抽採管前端位於鑽孔與煤層底部的交界處，第二注漿管前端距壓裂抽採管前端3飛m。
3.根據權利要求1所述的高壓氣體壓裂煤層的方法，其特徵在於，堵漏粘液中顆粒物為粉煤灰，顆粒物的粒徑為20(Γ500目，顆粒物佔堵漏粘液的體積百分比是59Γ15%。
【文檔編號】E21B33/13GK104405358SQ201410536825
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月13日 優先權日:2014年10月13日
【發明者】胡勝勇, 馮國瑞, 張鈺亭, 宋凱歌, 李振, 郭軍 申請人:太原理工大學