高瓦斯矿井长钻孔CO2气相压裂增透试验研究
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》篇一一、引言随着对清洁能源和环境保护的日益关注,CO2气相压裂技术作为一种有效的地热能开采技术和地下CO2储存技术,其研究与发展变得愈发重要。
CO2气相压裂是一种通过注入高压CO2气体,利用其能量和物理特性来形成和扩展地下裂隙的技术。
本文旨在探讨CO2气相压裂条件下,钻孔孔周裂隙的演化规律及抽采半径的时变规律。
二、CO2气相压裂基本原理及影响因素CO2气相压裂是一种物理压裂技术,主要依靠高压CO2气体的能量来产生和扩展地下裂隙。
其基本原理是利用高压气体在地下岩石中产生应力集中,当应力超过岩石的强度极限时,就会形成裂隙。
影响因素包括:气压大小、注气速度、岩石类型和性质等。
三、钻孔孔周裂隙演化研究1. 裂隙形成与扩展:在CO2气相压裂过程中,钻孔周围的岩石受到高压气体的作用,形成初始裂隙。
随着气压的持续作用,这些裂隙会逐渐扩展,形成更大的裂隙网络。
2. 裂隙演化过程:利用数值模拟和实验室实验等方法,研究裂隙从形成到扩展的整个过程。
包括对不同气压、注气速度等条件下的裂隙演化进行对比分析。
3. 影响因素分析:分析岩石类型、地层结构、地应力等因素对裂隙演化的影响,以及这些因素如何与气压、注气速度等相互作用。
四、抽采半径时变规律研究1. 抽采半径定义:抽采半径是指从钻孔中心到抽采效率开始显著降低的区域的距离。
这个区域内的裂隙网络是有效的抽采通道。
2. 时变规律研究:通过长期监测和数据分析,研究抽采半径随时间的变化规律。
包括分析抽采过程中压力变化、流量变化等因素对抽采半径的影响。
3. 影响因素分析:分析气压、注气速度、岩石性质等因素如何影响抽采半径的时变规律。
同时,也要考虑地下水位、地质构造等对抽采半径的影响。
五、实验方法与数据分析1. 实验方法:采用室内模拟实验和现场试验相结合的方法,通过改变气压、注气速度等参数,观察和分析钻孔孔周裂隙的演化及抽采半径的变化。
CO2爆破预裂增透试验研
收稿日期:2018?08?22作者简介:杨亮煜(1989-),男,山西襄垣人,助理工程师,从事煤矿瓦斯治理工作。
doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2019.02.019CO2爆破预裂增透试验研究杨亮煜(潞安环能股份公司常村煤矿,山西长治 046102)摘 要:影响瓦斯抽采效果的主要因素是煤层透气性,为提高瓦斯抽采效果,常村煤矿实施了CO2爆破预裂增透技术,通过构建ANSYS3D数学模型,研究不同应力下应力波在煤体中的传播范围,分析主裂隙及次生裂隙的发育。
现场实践证明,在抽压应力、爆破应力作用下煤层裂隙发育具有明显差异,抽采纯量显著提高,为常村煤矿瓦斯治理提供了指导。
关键词:CO2爆破预裂;煤层透气性;抽采效果中图分类号:TD235.3 文献标识码:B 文章编号:1005?2798(2019)02?0046?02 CO2预裂爆破成缝的机理,国内外许多学者进行了系统而深入的探究,而且取得了许多突破性的进展,从不同方向上解释爆破裂隙生成、发展、形成的规律[1]。
煤与瓦斯突出事故发生的潜在因素是由于作业面前方煤体所处的力学状态,即卸压带、集中应力带与原始应力带,集中应力带包括破裂带与弹性带两部分[2]。
处于卸压带时,地应力与瓦斯压力值均小于煤体应力原始值,作为消除突出的防护带存在;位于集中应力带时,径向应力小于原始地应力数值,切向应力大于原始地应力,煤层气体流动性降低,当煤体有煤与瓦斯突出危险性时,瓦斯流动受阻难以释放,煤体中存在高压力的瓦斯,一旦暴露就可能导致突出事故的发生[3-4]。
1 CO2致裂增透结构装置与特性1.1 CO2致裂增透装置液态CO2致裂增透技术的主要优点是:致裂威力大、无火花外露、方法安全、效果显著。
液态CO2原料属于常压低温或常温高压产品,具有成本低、运输、存储、使用方便的优点,普遍应用于煤矿瓦斯治理与火灾治理。
CO2致裂增透装置主要由储液管、加热管、释放管、定压泄能片和注液阀等部件组成,如图1所示。
二氧化碳致裂增透技术在煤矿井下瓦斯抽采中的研究与应用
二氧化碳致裂增透技术在煤矿井下瓦斯抽采中的研究与应用摘要:针对绿塘煤矿6中煤层透气性差,瓦斯抽采施工中存在抽采浓度低、抽采达标时间长等问题,应用CO2致裂煤层增透技术,提高瓦斯抽采效率。
关键词:二氧化碳致裂增透1 项目背景绿塘煤矿为近距离低透气煤层群复杂地质开采条件的突出矿井,主采煤层6中煤层,该煤层透气性差,煤质松软,致使瓦斯抽采施工中存在抽采浓度低、抽采达标时间长且抽采钻孔易塌孔等问题。
因此急需研究瓦斯抽采新技术,以减少瓦斯防治工程量,提高瓦斯抽采效率。
CO2致裂煤层增透技术是一项提高低渗煤层瓦斯抽采率的新技术。
绿塘煤矿从2016年10月至2017年3月使用CO2致裂煤层增透技术,加快该矿S204工作面掘进速度,保证抽-采-掘平衡,取得了良好的经济效果。
2研究主要内容2.1瓦斯基本参数测定测定南二采区S204工作面6中煤层的瓦斯吸附常数(a、b)、瓦斯放散初速度(△P)、煤的坚固性系数(f)、透气性系数、瓦斯含量等瓦斯基本参数。
2.2实施CO2致裂增透技术根据现场条件,在S204运输巷掘进迎头实施CO2预裂技术根据考察效果决定是否推广应用。
2.3增透效果考察对CO2致裂增透效果进行考察,考察的参数有:①瓦斯含量;②钻孔瓦斯抽采浓度;③钻孔瓦斯抽采流量;④透气性系数和自然流量衰减系数;⑤确定预裂增透有效影响范围。
3矿井概况绿塘煤矿为新建矿井,位于贵州省大方县西南部,矿井设计能力180万t/a,矿区面积77.8088km2;开采标高:+2080~+1300m。
主要含煤地层为龙潭组,可采煤层7层,为6中、6下、7、10、16、26、33煤层。
4 矿井通风与瓦斯4.1通风矿井采用混合式通风方式,在主工业场地内设主、副平硐及中央回风斜井,在南二采区布置后坝进、回风斜井。
4.2瓦斯防治情况矿井建有地面高低负压瓦斯抽采系统,采取开采保护层作为区域防突措施,即6中号煤层作为保护层先行开采,然后依次开采下部煤层。
寺家庄煤业二氧化碳相变致裂瓦斯增透技术试验
收稿日期:2022 12 16作者简介:张晓琳(1985-),男,山西大同人,工程师,从事煤矿井巷采掘生产技术管理工作㊂doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2023.06.025寺家庄煤业二氧化碳相变致裂瓦斯增透技术试验张晓琳(山西阳煤寺家庄煤业有限责任公司,山西晋中㊀045300)摘㊀要:针对寺家庄煤业15号煤层瓦斯含量高,煤与瓦斯突出风险大的问题,提出采用二氧化碳相变致裂的方法进行消突㊂设计了3种方案并在15111进风巷进行现场试验,结果表明:当煤层瓦斯含量不超过8m 3/t 时,可采用单向钻孔进行气相压裂;当煤层瓦斯含量高于10m 3/t 时,需布置双向钻孔进行气相压裂;当钻孔深度为60m 时设置15根压裂管;当钻孔深度为80m 时,应至少布置25根压裂管才能达到预期抽采效果㊂现场掘进统计数据发现,采用气相压裂的方式,巷道掘进效率明显提升㊂关键词:煤与瓦斯突出;二氧化碳相变致裂;防突中图分类号:TD712㊀㊀㊀文献标识码:B㊀㊀㊀文章编号:1005 2798(2023)06 0099 03㊀㊀近年来,随着煤矿开采深度和强度的不断增大,煤与瓦斯突出灾害严重制约了煤炭企业的安全生产[1-2]㊂据国家煤矿安全网统计,2012 2021年,我国共发生煤与瓦斯突出事故57起,死亡人数高达354人,造成了巨大的经济损失和人员伤亡㊂因此,如何有效地防突一直是各大煤矿企业重要的研究课题[3-4]㊂本文以寺家庄煤业为工程背景对煤巷掘进防突进行了分析研究㊂1㊀工程概况寺家庄煤业有限公司位于山西省晋中市昔阳县乐平镇㊂目前主采煤层为15号煤层,煤层平均厚度5.4m,直接顶为均厚7.5m 的砂质泥岩,老顶为均厚1.3m 的细砂岩,直接底为均厚3.0m 的砂质泥岩,老底为均厚6.6m 的细砂岩,15号煤层顶底板岩性如表1所示㊂表1㊀15号煤层顶底板岩性序号位置岩性平均厚度/m1老顶细砂岩 1.32直接顶砂质泥岩7.53煤层15号煤层 5.44直接底砂质泥岩 3.05老底细砂岩6.6目前在掘的15111进风巷预计原始瓦斯含量在10.0m 3/t 左右,有煤与瓦斯突出危险性㊂所掘区段15号煤层总体为中部高,南㊁北两头低的背斜构造,倾角一般0~15ʎ,开口处于中央盘区胶带机巷揭露的落差2.5m 的正断层JF22及三维地震勘探解释的野峪背斜影响区域㊂15111进风巷掘进期间预计9条断层㊁4条背斜㊁2条向斜㊁5个陷落柱㊁1个异常区㊂15111进风巷遇背㊁向斜轴部㊁挠曲㊁小型断裂构造㊁陷落柱㊁煤层倾角增大区域等,可能出现局部瓦斯增大等异常情况㊂因此,15111进风巷防突是否有效直接关系到煤矿的安全生产㊂2㊀气相防突方案设计通过查阅现有的研究成果及对相似地质条件矿井的现场调研,确定采用气相压裂的方法对15111进风巷掘进进行消突㊂气相压裂技术主要是利用液态二氧化碳气化时瞬间产生巨大的体积膨胀破坏煤岩体,起到高压致裂的作用㊂气相压裂主要利用了液态二氧化碳的物理变化产生的能量破坏岩体,与传统爆破的方式相比,气相压裂过程中不会产生爆破火花,因此更安全,而且其操作简单,致裂效果好,非常适合在高突矿井推广应用[5]㊂根据15111进风巷现场地质条件,对巷道掘进的气相防突技术设计了以下3种方案:方案1:60m 单孔致裂,布置1个压裂钻孔及10个抽采钻孔配合压裂预抽进行防突;方案2:60m 双孔致裂,布置2个压裂钻孔及9个抽采钻孔配合压裂预抽进行防突;方案3:80m 双孔致裂,布置2个压裂钻孔及9个抽采钻孔配合压裂预抽进行防突㊂不同方案钻孔布置情况如图1㊁图2和图3所示㊂㊀第32卷㊀第6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年6月图1㊀方案1钻孔布置示意图2㊀方案2钻孔布置示意图3㊀方案3钻孔布置示意如图3所示,方案1中钻孔3为压裂孔,方案2中钻孔2和钻孔4为压裂孔,方案3中钻孔2和钻孔4为压裂孔,其中钻孔为抽采孔,不同方案钻孔参数如表2所示㊂3㊀气相压裂巷道掘进效果分析3.1㊀瓦斯抽采效果分析按照前述设计方案在寺家庄煤业15111进风巷进行现场试验,现场共计进行5个循环对前述3个方案进行测试,在气相压裂前对煤层瓦斯含量进行监测,然后进行气相压裂试验,压裂施工完成后进行封孔抽采,现场瓦斯抽采数据如表3所示㊂表2㊀不同方案钻孔参数方案钻孔号位置距顶/m深度/m角度/(ʎ)距右帮/m 1正中偏左2.4m1.0~1.26085 5.42正中偏左1.2m1.0~1.26090 4.23正中 1.0~1.26090 3.04正中偏右1.2m1.0~1.26090 1.8方5正中偏右2.4m1.0~1.260850.6案6正中偏左3.0m1.8~2.04470 6.0 17正中偏左1.8m1.8~2.06275 4.88正中偏左0.6m1.8~2.06178 3.69正中偏右0.6m1.8~2.06175 2.410正中偏右1.8m1.8~2.06275 1.211正中偏右3.0m1.8~2.0447001正中偏左2.4m1.0~1.26085 5.42正中偏左1.2m1.0~1.26090 4.23正中 1.0-1.26090 3.04正中偏右1.2m1.0~1.26090 1.8方5正中偏右2.4m1.0~1.260850.6案6正中偏左3.0m1.8-2.04470 6.0 27正中偏左1.8m1.8~2.06275 4.88正中偏左0.6m1.8~2.06178 3.69正中偏左0.6m1.8~2.06178 2.410正中偏右1.8m1.8~2.06275 1.211正中偏右3.0m1.8~2.0447001正中偏左2.4m1.0~1.210181 5.42正中偏左1.2m1.0~1.28090 4.23正中 1.0-1.210090 3.04正中偏右1.2m1.0~1.28090 1.8方5正中偏右2.4m1.0~1.2101810.6案6正中偏左3.0m1.8~2.07078 6.0 37正中偏左1.8m1.8~2.010184 4.88正中偏左0.6m1.8~2.010086 3.69正中偏右0.6m1.8~2.010086 2.410正中偏右1.8m1.8~2.010184 1.211正中偏右3.0m1.8~2.070780㊀㊀根据现场气相压裂后百米钻孔瓦斯抽采量现场监测数据可知:1)㊀当煤层瓦斯含量较小时,采用单孔气相压裂即可达到预期的抽采效果㊂以第1循环和第2循环为对比,第1循环致裂前煤层瓦斯含量为6.62m3/t,第2循环致裂前煤层瓦斯含量为11.57m3/t,采用60m单孔气相压裂后,第2循环的百米钻孔瓦斯抽采量增长幅度并不明显㊂2)㊀当煤层瓦斯含量较大,超过10m3/t时,采用双孔气相压裂明显效果更好,钻孔瓦斯抽放量也更大㊂现场监测数据显示,与单孔气相压裂相比,双孔气相压裂后百米瓦斯抽放量可提高2~3.7倍㊂以第2循环和第3循环为对比,第3循环致裂前煤层瓦斯含量11.72m3/t,与第2循环煤层瓦斯含量相差不大,但是采用60m双孔气相压裂后,百米钻孔瓦斯抽采量可达139.16m3/d,是第2循环百米钻100㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第32卷孔瓦斯抽采量的2.07倍㊂3)㊀对比分析第3循环㊁第4循环及第5循环气相压裂后,当钻孔深度由60m增加到80m后,百米钻孔瓦斯抽采量并没有明显增加,通过查阅相关文献资料及对周边矿井实地调研,发现可能是80m 钻孔放置压裂管数量较少影响了瓦斯抽采效果, 80m双孔压裂应在压裂孔中设置25根以上的压裂管㊂表3㊀15111进风巷气相压裂后瓦斯抽采量工况类别压裂管数/根抽放天数/d日抽采量/m3百米钻孔抽采量/(m3㊃d-1)瓦斯含量/(m3㊃t-1)第1循环方案1158308.229.8 6.62第2循环方案11514211.745.3111.57第3循环方案21510586.1139.1611.72第4循环方案3209707168.2310.27第5循环方案32010110.9156.5512.1㊀㊀综上所述,气相压裂方案应根据现场实际情况进行调整,当煤层瓦斯含量不超过8m3/t时,布置单向钻孔进行气相压裂即可;当煤层瓦斯含量高于10m3/t时,应布置双向钻孔进行气相压裂,当钻孔深度为60m时设置15根压裂管,当钻孔深度为80m时,应至少布置25根压裂管才能达到预期抽采效果㊂3.2㊀巷道掘进速度分析对15111进风巷实施气相压裂后再进行掘进,巷道掘进情况如表4所示㊂表4㊀15111进风巷气相压裂后掘进情况统计工况类别累计循环进尺/m 有效掘进天数/d日均进尺/(m㊃d-1)第1循环方案1297 4.14第2循环方案1559 6.11第3循环方案2558.5 6.47第4循环方案2487 6.86第5循环方案38012 6.67为了解气相压裂后巷道掘进效率,以15111回风巷为对比,15111回风巷布置了26个钻孔,采用60m循环条带预抽的方式进行消突,最大月进尺仅为40m.当采用气相压裂进行消突后,若钻孔深度为60m,则气相压裂试验大约需要20d,其中钻孔和压裂施工总计4d,抽采约7~10d,掘进时间约7d,每个循环巷道进尺约48m,正常情况下每月可完成1.5个循环,巷道月进尺约72m,是15111回风巷最大月进尺的1.8倍㊂若钻孔深度为80m,则气相压裂试验大约需要26d,其中钻孔和压裂施工总计4d,抽采约7~10d,掘进时间约12d,巷道月进尺约90m,是15111回风巷最大月进尺的2.25倍㊂对比分析可知,采用气相压裂后巷道掘进效率明显提升,不仅可以实现矿方安全生产的目的,而且取得了良好的经济效益㊂4㊀结㊀语本文以寺家庄煤业为工程背景,针对其15号煤层瓦斯含量高,煤与瓦斯突出风险大的问题,提出采用气相压裂的方法进行消突㊂采用理论分析及现场试验的方法得到以下结论:1)㊀当煤层瓦斯含量不超过8m3/t时,可采用单向钻孔进行气相压裂,当煤层瓦斯含量高于10m3/t时,应布置双向钻孔进行气相压裂㊂2)㊀当钻孔深度为60m时设置15根压裂管,当钻孔深度为80m时,应至少布置25根压裂管才能达到预期抽采效果㊂3)㊀与原有60m循环条带预抽的消突方式相比,采用气相压裂的消突方式,巷道掘进效率明显提高,其中钻孔深度为60m时,巷道月进尺可提升1.8倍,钻孔深度为80m时,巷道月进尺可提升2.25倍㊂参考文献:[1]㊀王赛尔,申朝阳.2012~2021年我国煤与瓦斯突出事故统计分析[J].内蒙古煤炭经济,2022(7):87-90. [2]㊀王㊀越,张㊀为,刘亮亮,等.煤层中的低渗透断裂带:煤与瓦斯突出事故的案例研究[J].山西焦煤科技,2021,45(12):21-24.[3]㊀王恩元,张国锐,张超林,等.我国煤与瓦斯突出防治理论技术研究进展与展望[J].煤炭学报,2022,47(1):297-322.[4]㊀王㊀伟,陈培红,刘德成.陈四楼煤矿煤与瓦斯突出原因及防治措施研究[J].煤矿安全,2021,52(12):177-182.[5]㊀胡超文,王俊虎,何满潮,等.中厚煤层切顶卸压无煤柱自成巷技术关键参数研究[J].煤炭科学技术,2022,50(4):117-123.[本期编辑:王伟瑾]第6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张晓琳:寺家庄煤业二氧化碳相变致裂瓦斯增透技术试验㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀101。
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》范文
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》篇一摘要:本文针对CO2气相压裂技术,重点研究了钻孔孔周裂隙的演化过程及抽采半径的时变规律。
通过理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,深入探讨了CO2气相压裂过程中裂隙的扩展机制,以及抽采半径随时间的变化规律。
本文的研究成果对于优化CO2气相压裂技术、提高采收率及环境保护具有重要意义。
一、引言随着能源需求的增长和环境保护意识的提高,非常规油气资源的开发利用成为研究热点。
CO2气相压裂技术作为一种有效的开采方法,在提高采收率方面具有显著优势。
然而,该技术在实施过程中,钻孔孔周裂隙的演化及抽采半径的时变规律尚不明确,这限制了该技术的进一步应用。
因此,深入研究CO2气相压裂条件下的裂隙演化及抽采半径时变规律,对于优化该技术和提高采收率具有重要意义。
二、CO2气相压裂原理及影响因素CO2气相压裂技术利用CO2的高渗透性和低黏度特性,通过高压注入钻孔,使地层产生裂隙,从而实现油气的开采。
该过程中,影响裂隙演化的因素包括地层的岩性、孔隙度、渗透性以及注入压力等。
这些因素共同作用,决定了裂隙的扩展方向和范围。
三、钻孔孔周裂隙演化研究通过理论分析和数值模拟,研究了CO2气相压裂过程中钻孔孔周裂隙的演化过程。
结果表明,随着CO2的注入压力增大,裂隙从钻孔周围开始扩展,形成复杂的裂隙网络。
裂隙的形态和大小与地层的岩性、孔隙度和渗透性密切相关。
在特定条件下,可以通过调整注入参数,优化裂隙的扩展路径和范围。
四、抽采半径时变规律研究利用现场试验数据和数值模拟方法,研究了抽采半径随时间的变化规律。
结果表明,抽采半径随着CO2的持续注入和时间推移而逐渐扩大。
在初始阶段,抽采半径增长较快;随着裂隙网络的稳定形成,抽采半径的增长速度逐渐减缓。
此外,地层的岩性和孔隙度等因素也会对抽采半径的扩大产生影响。
五、优化建议及展望根据研究结果,提出以下优化建议:一是根据地层岩性和孔隙度等因素,合理选择注入压力和注入速率,以优化裂隙的扩展路径和范围;二是通过实时监测和分析抽采半径的变化规律,及时调整注入参数,以实现最佳的经济效益和环境效益。
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》范文
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》篇一摘要:本文以CO2气相压裂技术为研究对象,通过实验与理论分析相结合的方法,对钻孔孔周裂隙的演化过程及抽采半径时变规律进行研究。
本论文旨在探究在CO2气相压裂技术的作用下,孔周裂隙如何随时间及压力条件的变化而演化,并进一步探讨其对抽采半径的影响,以期为提高非常规能源的开采效率提供理论支持和技术指导。
一、引言随着全球能源结构的调整和新能源的日益发展,CO2气相压裂技术作为一种新型的能源开采技术,在非常规油气藏的开发中得到了广泛应用。
该技术通过注入CO2气体,利用其高压特性对地层进行压裂,从而实现油气的高效开采。
然而,这一过程涉及到的孔周裂隙演化及抽采半径的时变规律等问题尚不清晰,成为了制约该技术进一步发展的关键问题。
因此,本文将重点研究这些问题,以期为相关领域的研究提供理论支持。
二、CO2气相压裂技术概述CO2气相压裂技术是一种利用高压CO2气体对地下岩层进行压裂的技术。
在压裂过程中,CO2气体的高压特性能够有效地打破岩石的内部结构,形成裂隙网络,从而提高油气藏的开采效率。
该技术具有环保、高效、安全等优点,是当前非常规油气藏开发的重要技术之一。
三、钻孔孔周裂隙演化研究在CO2气相压裂过程中,钻孔孔周的裂隙演化是影响压裂效果的关键因素。
本文通过实验和理论分析相结合的方法,研究了孔周裂隙的演化过程。
实验结果表明,随着CO2气体压力的增加和时间的推移,孔周裂隙逐渐扩展和连通,形成了一个复杂的裂隙网络。
同时,本文还建立了孔周裂隙演化的数学模型,进一步揭示了裂隙演化的规律和机制。
四、抽采半径时变规律研究抽采半径是评价CO2气相压裂效果的重要指标之一。
本文通过实验和模拟的方法,研究了抽采半径随时间和压力条件的变化规律。
实验结果表明,随着压裂时间的延长和压力的增加,抽采半径逐渐增大。
同时,本文还探讨了不同地质条件和岩性对抽采半径的影响,为优化压裂参数和提高开采效率提供了理论依据。
CO2致裂增透机理及影响因素模拟分析
表明,垂直应力越大,裂隙扩展范围越小;煤体普氏系数越大,裂隙扩展范围越大.
关键词 地应力 煤层裂隙 普氏系数 CO2 致裂增透 数值模拟
中图分类号 TD712
6 文献标识码 A
S
imu
在高压 状 态, 气 态 的 CO2 可 转 化 为 液 态, 可
隙扩展二者之间的关系进行力学分析有着一定的意
利用特有的致裂管装置进行储存.受外界引爆装置
义.由于煤层受围岩压力的不断影响,故可建立如
的影响,在 受 热 状 态 下, 液 态 的 CO2 迅 速 向 气 态
图 2 所示的煤层裂隙扩展模型,分析煤体裂隙扩展
CO2致裂增透机理及影响因素模拟分析
图 4 垂直应力对致裂效果的影响规律
由 图 5 可 知, 单 致 裂 孔 作 用 下, 当 应 力 为
10 MPa时,CO2 致 裂 半 径 可 达 1
1 m;且 随 着 地 应
力增加,致裂半径范围逐渐减少,表明垂直应力对
煤层致裂增透效果的阻碍作用增强,一定程度上验
置试验, 试 验 表 明: 致 裂 孔 周 边 位 置 瓦 斯 浓 度 较
低,瓦斯抽采效果好,形成了以致裂孔为中心的内
孙可明等模拟分析了不同爆生气体压力作用下
的 CO2 致裂 过 程, 认 为 致 裂 产 生 的 裂 隙 扩 展 范 围
与超临界 CO2 爆 生 气 体 压 力 有 关; 曹 运 兴 在 潞 安
★ 煤矿安全 ★
CO2致裂增透机理及影响因素模拟分析
张兵兵 崔晓荣 陈晶晶
(宏大爆破有限公司,广东省广州市,510000)
摘 要 分析了 CO2致裂增透机理,总结出 CO2 致裂增透技术的优点,通过建立地应力
余吾煤业掘进工作面CO2气相压裂应用效果分析
匀性的物理量ꎬ故可通过对比分析气相压裂前后工
作面回风流瓦斯浓度变化情况及瓦斯涌出不均衡系
数ꎬ评价气相压裂效果ꎮ
3. 1. 1 回风流瓦斯浓度变化曲线
S2108 胶带巷气相压裂前后各选取 1 个月回风
流瓦斯浓度变化曲线ꎬ分别如图 3、图 4 所示ꎮ 由图
可知ꎬ未采用气相压裂技术时ꎬ回风流瓦斯浓度 1 天
截止 2014 年 11 月 20 日ꎬ巷道累计掘进 385 mꎬ并
从此时开始循环使用 CO2 气相压裂技术ꎮ
N2103 工作面胶带巷沿 3 号煤底板掘进ꎬ倾角
收稿日期:2020
03
19
作者简介:田新亮(1984 - ) ꎬ男ꎬ山西朔州人ꎬ工程师ꎬ从事煤矿通风及瓦斯抽采工作ꎮ
2020 年 7 月 田新亮:余吾煤业掘进工作面 CO2 气相压裂应用效果分析 第 29 卷第 7 期
内最大达 0. 52% ꎬ最小至 0. 18% ꎬ其变化幅度相对
较大ꎬ且基本在 0. 2% 以上ꎻ循环采用气相压裂技术
后ꎬ瓦斯浓度变化幅度在 0. 1% 以内ꎬ瓦斯浓度变化
幅度相对减少了 50% ꎮ
图 6 N1101 胶带巷工作面回风流
瓦斯浓度变化曲线( 压裂后)
N2103 胶带巷气相压裂前后各选取 1 个月回风
2 应用地点概况
余吾煤业 S2108 胶带巷在西翼胶带大巷开口ꎬ
沿 3 号煤层底板掘进ꎬ巷道平均坡度 + 3°ꎬ煤层厚度
5. 32 ~ 6. 15 mꎬ掘进过程实测煤层最大瓦斯含量为
9. 748 2 m3 ∕ tꎬ煤层普氏系数 f = 0. 47ꎮ 巷道设计
长度为 1 351 mꎬ截止 2015 年 2 月 5 日ꎬ巷道累计掘
长钻孔分段压裂增透技术在抽采煤层瓦斯中的研究与应用
第42卷第1期煤 炭 科 技Vol 42 No 1 2021年2月COALSCIENCE&TECHNOLOGYMAGAZINEFeb. 2021 收稿日期:2020-08-19; DOI:10.19896/j.cnki.mtkj.2021.01.023作者简介:王文春(1984—),男,四川宜宾人,高级工程师,2005年毕业于重庆工学院,现从事煤矿瓦斯治理研究工作。
引用格式:王文春,龚齐森,任梅青,等.长钻孔分段压裂增透技术在抽采煤层瓦斯中的研究与应用[J].煤炭科技,2021,42(1):91 93,98.WANGWen chun,GONGQi sen,RENMei qing,etal.Researchandapplicationoflongboreholestagedfracturingandpermeabilityenhance menttechnologyincoalseamgasdrainage[J].CoalScience&TechnologyMagazine,2021,42(1):91 93,98.文章编号:1008-3731(2021)01-0091-03长钻孔分段压裂增透技术在抽采煤层瓦斯中的研究与应用王文春1,龚齐森1,任梅青2,周东平1,周俊杰1,蒋和财1,王旭晟1(1.重庆市能源投资集团科技有限责任公司,重庆 400060;2.重庆能投渝新能源有限公司,重庆 400060)摘 要:针对重庆地区地质条件的复杂性,在研究定向长钻孔分段压裂技术装备的基础上,成功在松藻煤矿实施了定向分枝长钻孔分段压裂试验,实现对每个分支孔的单独压裂施工。
与该煤矿常规压裂钻孔相比,定向分支长钻孔分段压裂后,平均瓦斯抽采流量提高了7 12倍,平均瓦斯抽采浓度在30%以上,取得了良好的效果,达到了大幅提高煤矿瓦斯抽采效率、缩短抽采达标时间、降低瓦斯治理成本的目的,提升了煤矿的安全水平,为煤矿安全高效生产奠定了基础。
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》篇一一、引言随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,CO2气相压裂技术作为一种新型的地下能源开采技术,逐渐受到广泛关注。
该技术利用高压CO2气体对地下岩石进行压裂,以实现能源的高效开采。
然而,该过程中钻孔孔周裂隙的演化及抽采半径的时变规律是影响开采效果的关键因素。
因此,本文旨在研究CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙的演化规律及抽采半径的时变规律,为优化CO2气相压裂技术提供理论依据。
二、CO2气相压裂技术概述CO2气相压裂技术是一种通过向地下岩石注入高压CO2气体,使其在岩石内部产生裂缝,从而达到开采目的的技术。
该技术具有环保、高效、安全等优点,被广泛应用于页岩气、煤层气等非常规能源的开采。
三、钻孔孔周裂隙演化规律研究在CO2气相压裂过程中,钻孔孔周裂隙的演化是关键因素之一。
研究表明,裂隙的演化受到多种因素的影响,包括地应力、岩石性质、压裂压力等。
本文通过数值模拟和室内试验相结合的方法,研究了钻孔孔周裂隙的演化规律。
首先,通过建立数值模型,模拟了不同地应力、岩石性质和压裂压力下钻孔孔周裂隙的扩展情况。
结果表明,地应力和压裂压力对裂隙的扩展有显著影响,而岩石性质则决定了裂隙扩展的难易程度。
此外,本文还通过室内试验观察了不同条件下的裂隙演化过程,验证了数值模拟结果的准确性。
四、抽采半径时变规律研究抽采半径是衡量CO2气相压裂效果的重要指标之一。
本文通过现场试验和数值模拟的方法,研究了抽采半径的时变规律。
现场试验结果表明,抽采半径随着压裂时间的延长而逐渐增大。
在压裂初期,由于裂缝扩展速度较快,抽采半径增长较快;随着裂缝扩展速度减缓,抽采半径增长速度也逐渐降低。
此外,本文还通过数值模拟分析了不同地应力、岩石性质和压裂压力对抽采半径的影响。
结果表明,地应力和压裂压力对抽采半径有显著影响,而岩石性质则对抽采半径的稳定性和最终大小有重要影响。
五、结论通过对CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙的演化规律及抽采半径的时变规律进行研究,本文得出以下结论:1. 钻孔孔周裂隙的演化受到地应力、岩石性质和压裂压力等多种因素的影响,其中地应力和压裂压力对裂隙扩展有显著影响。
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》篇一一、引言随着对清洁能源和环境保护的日益关注,CO2气相压裂技术作为一种有效的地热能开采和碳封存技术手段,越来越受到重视。
这种技术不仅对地质结构的钻孔与裂隙发展提出了较高的要求,而且对裂隙的演化及抽采半径的时变规律有着深远的影响。
本文将围绕CO2气相压裂条件下的钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律展开研究,以期为相关技术的优化提供理论支持。
二、CO2气相压裂技术概述CO2气相压裂技术是利用高压CO2气体对地下岩石进行裂隙扩张的一种技术。
其原理是利用高压CO2的物理性质,对目标层位施加高压力,促使地层裂隙扩张,以实现地热能的开采或碳的封存。
该技术具有操作简便、成本低廉、环境友好等优点,已在全球范围内得到广泛应用。
三、钻孔孔周裂隙演化分析在CO2气相压裂过程中,钻孔周围的岩石在高压作用下产生裂隙。
这些裂隙的演化过程受到多种因素的影响,包括地层的岩石性质、CO2的压力和流量、温度等。
随着CO2的不断注入,裂缝不断扩张和连接,形成更为复杂的裂隙网络。
此外,这些裂隙的演化还受到时间的影响,随着时间的推移,裂隙的形态和分布将发生变化。
四、抽采半径时变规律研究抽采半径是衡量CO2气相压裂效果的重要指标,其时变规律反映了裂缝演化的动态过程。
在压裂初期,由于裂缝的扩张主要受到近钻孔区域的岩石性质和压力影响,抽采半径的增长速度较快。
然而,随着裂缝网络的复杂化,近钻孔区域和远距离区域的联系加强,抽采半径的增长速度将逐渐减缓。
此外,随着时间的推移,由于地层中流体的流动和压力的传播,抽采半径还将继续扩大。
五、实验研究及模拟分析为了深入研究CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙的演化及抽采半径的时变规律,本文采用了实验研究和模拟分析相结合的方法。
通过实验室模拟实验,观察和分析不同条件下钻孔孔周裂隙的演化过程;同时,利用数值模拟软件对实际地层的压裂过程进行模拟,以获得更为准确的结果。
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》
《CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化及抽采半径时变规律研究》篇一一、引言随着全球能源需求的不断增长,非常规油气资源的开发逐渐成为能源行业的重要领域。
其中,CO2气相压裂技术因其对地层压力的控制能力和较好的能源开发效率而受到广泛关注。
在此背景下,本文着重研究了CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙的演化过程以及抽采半径的时变规律。
二、研究背景及意义CO2气相压裂技术通过向地下注入高压CO2气体,使地层产生裂隙,从而实现油气资源的开采。
然而,该技术对地下岩体的影响具有复杂性,尤其是对钻孔孔周裂隙的演化以及抽采半径的时变规律仍需深入探讨。
因此,本研究旨在揭示CO2气相压裂过程中钻孔孔周裂隙的演化机制,为优化开采过程和提高开采效率提供理论依据。
三、研究方法与数据来源本研究采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法。
首先,通过查阅相关文献和资料,了解CO2气相压裂的基本原理和国内外研究现状。
其次,利用有限元分析软件对钻孔孔周裂隙的演化过程进行数值模拟,分析不同条件下的裂隙扩展规律。
最后,结合现场试验数据,验证数值模拟结果的准确性。
四、CO2气相压裂条件下钻孔孔周裂隙演化研究1. 裂隙扩展机制在CO2气相压裂过程中,高压CO2气体通过钻孔进入地层,使地层产生应力集中。
当应力超过地层的抗拉强度时,地层发生裂隙。
随着气体的持续注入,裂隙不断扩展,形成复杂的裂隙网络。
2. 影响因素分析钻孔孔周裂隙的演化受多种因素影响,包括地层的岩性、气体压力、注入速率等。
不同因素对裂隙的扩展方向、深度和宽度均有影响。
通过对不同因素进行综合分析,可以更好地了解裂隙的演化过程。
五、抽采半径时变规律研究1. 抽采半径变化趋势抽采半径是衡量CO2气相压裂效果的重要指标。
随着开采过程的进行,抽采半径会发生变化。
本研究通过数值模拟和现场试验数据,分析了抽采半径的时变规律,为优化开采过程提供依据。
2. 影响因素及作用机制抽采半径的变化受多种因素影响,包括地层渗透性、气体压力、抽采速率等。
CO2_气相压裂增透技术在王庄煤矿的应用
2
1 试验地点概况
本次试验地点选择在王庄煤矿 540 回风大巷一
进,保证孔平直、光滑;压裂钻孔的深度尽可能的
面位于太长 高 速 以 西,北 栗 村 以 南;井 下 位 置 东、
2
3 压裂施工工艺
(
1)施工前检查确保每根 CO2 预裂器完好并能
数.如果孔内压力较大 (大于 0
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CO2气相压裂瓦斯综合治理技术在潞安矿区的应用
CO2气相压裂瓦斯综合治理技术在潞安矿区的应用
栗磊;张倩;栗伟
【期刊名称】《煤》
【年(卷),期】2018(027)007
【摘要】文章对气相压裂技术在潞安矿区的高瓦斯难抽采煤层快速掘进、高瓦斯难抽采回采工作面高效抽采、回采工作面坚硬顶板弱化及高瓦斯、突出煤层卸压消突快速揭煤中的试验情况进行了总结,试验结果显示:气相压裂瓦斯综合治理技术工艺简单、可靠易行、安全、综合成本较低,可大幅度提高瓦斯抽采率和抽采速度,降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力,在全国同类瓦斯地质条件的高瓦斯、突出矿井具有良好的推广前景.
【总页数】3页(P17-19)
【作者】栗磊;张倩;栗伟
【作者单位】潞安集团瓦斯研究院,山西长治 046204;潞安职业技术学院,山西长治 046204;潞安环能股份公司王庄煤矿,山西长治 046031
【正文语种】中文
【中图分类】TD712.6
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高瓦斯低透气性煤层 CO2相变致裂增透技术研究
高瓦斯低透气性煤层 CO2相变致裂增透技术研究洪紫杰;王成;熊祖强【期刊名称】《中国安全生产科学技术》【年(卷),期】2017(013)001【摘要】针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采效果差,且炸药爆破增透存在危险性大等问题,采用理论分析与计算、数值模拟及现场实验等方法,分析了液态CO2致裂增透煤层原理及煤层损伤,计算了液态CO2致裂当量,模拟优化了关键部件释放管几何类型及参数,研究了相变致裂点数对致裂效果的影响。
结果表明:CO2相变致裂利用高压气体冲击破碎煤岩体,增强了煤岩层的裂隙发育及透气性;1 kg液态CO2相变致裂爆炸的当量相当于398 gTNT炸药;关键部件释放管最优结构为空心圆柱结构,最优长度18 mm,最优直径24 mm,最优压力276 MPa;瓦斯抽放影响半径与致裂管数满足三次函数关系,单孔一点致裂方案能够实现增透促抽;致裂后增透促抽瓦斯效果显著,为安全高效抽采瓦斯提供了有效的技术支撑。
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浅谈CO2相变致裂技术在瓦斯抽采中的研究与应用
浅谈CO2相变致裂技术在瓦斯抽采中的研究与应用摘要:建新公司井田回采至42盘区时,出现瓦斯异常区域。
由于煤层厚度、顶底板岩性及瓦斯赋存差异导致煤层瓦斯分布不均匀,特别是煤层透气性差、吸附性强、瓦斯解吸慢,给煤层瓦斯预抽带来了极大的难题。
在采取CO2预裂增透技术后,可以促使工作面未回采区煤层产生新的裂隙,增加煤层透气性、增大钻孔瓦斯抽采半径,另外预裂后,使煤体产生更多裂隙,极利于顶煤的回收,也提高了顶煤回收率。
关键词:煤层;二氧化碳预裂;瓦斯;抽采1.问题的提出建新煤化公司回采至42盘区时,由于煤层厚度、顶底板岩性及煤层原始赋存瓦斯差异导致工作面瓦斯分布不均匀。
为主动采取措施,超前治理瓦斯,主要以采空区埋管、上隅角插管、卸压区高低位裂隙钻孔和未采区深孔预抽开展瓦斯抽放为主、风排为辅的方案积极开展瓦斯治理工作。
但由于煤层透气性差,本煤层瓦斯预抽效果较差,预抽浓度在0.5%—1%之间,如何进一步提高本煤层瓦斯预抽效果,提高钻孔利用率,就成为了瓦斯治理方面的难题。
2.CO2预裂增透技术原理及特点在爆破孔内装入预先注入液态CO2的爆破管,并将其与低压起爆器间连接;接通电流引爆爆破管的起爆头后,管内CO2迅速从液态转化为气态,当爆破管内气态CO2压力达到预设压力时,释放头内的破裂盘被打开,CO2气体透过排放孔迅速向外爆发,瞬间产生强大的膨胀能破碎煤体,膨胀系数为600倍,从而达到煤体预裂效果,增加透气性系数的目的。
3.主要技术创新点3.1 CO2预裂爆破全过程没有火花外露,?安全度高。
3.2 采用低压起爆器,?起爆电压只有9V,?安全可靠。
3.3 通过预裂技术,提升煤层透气性,提高瓦斯预抽效果。
3.4 同水力压裂、水力割缝相比,CO2预裂爆破高效增透技术和装备的作用范围更大、效果更好、系统更简单、操作更灵活。
3.5 该技术的单孔预裂有效半径在10m以上,在较难抽采煤层中瓦斯抽出浓度可由原来的2-3%骤升至5-10%,瓦斯抽采纯量也相应增加,从而大幅度减少钻孔工程量、简化抽采系统、降低抽采成本,极大地提高了抽采效率。
煤与瓦斯突出煤层CO2相变致裂增透技术试验研究
煤与瓦斯突出煤层CO2相变致裂增透技术试验研究摘要:现阶段中国煤层强化增透技术主要包括开采保护层、深孔预裂爆破、水力压裂、水力冲孔(割缝)和密集钻孔等,但由于部分技术措施的条件和工艺不完善,煤层的增透效果并不理想。
近年来,液态CO2相变裂解技术作为一种新的技术手段,已经应用于煤矿开采、顶板爆破、增透等技术领域。
液态CO2相变破裂技术作为一种物理爆破方法,克服了传统炸药易产生火花、高压爆轰、易破坏、危险性高的缺点。
关键词:CO2相变致裂;煤层增透;影响半径;抽采效果;瓦斯抽采;对车集煤矿煤层瓦斯压力较高、透气性差、瓦斯预抽难度大等问题,提出了在二2煤层进行CO2相变致裂增透技术试验。
进行了CO2相变致裂技术原理和CO2致裂装置研究,设计了CO2相变致裂增透影响半径试验方案和CO2相变致裂增透瓦斯抽采效果试验方案。
一、CO2相变致裂增透技术1.CO2相变致裂增透技术原理。
CO2在低于31℃、压力大于7.35MPa时以液态存在,而超过31℃时开始气化,且随温度的变化,CO2的压力也不断变化。
利用这一特点,在致裂器主管内充装液态CO2,使用发爆器快速激发加热装置,液态CO2瞬间气化膨胀并产生高压,体积膨胀600倍以上,当气化后的CO2压力达到定压泄能片的极限强度时(可设定压力),定压泄能片破断,高压气体从放气头释放,作用在煤(岩)体上,从而达到致裂的目的。
液态CO2相变致裂过程属于高压气体冲击波对其周围煤体的破坏作用,致裂启动后加热管经脉冲高压电击催化反应产生热量,将液态气体瞬间转化为气体,并冲破致裂筒顶端的破裂片经过释放筒定向地作用到致裂孔周边煤体上。
当高压气体冲击波产生的应力大于煤体的极限抗压强度时,煤体将在强应力作用下发生压缩破坏变形,形成裂隙高度发育的压实区;随后,产生的高压气体将沿裂隙进入煤体深部,经气楔的作用将使裂隙向深处发育,整个作用区可分为冲击波直接作用区、压实区和裂隙发育区。
另外煤体对二氧化碳的吸附性远高于对瓦斯的吸附性,使得爆破后的二氧化碳能够滞留,且驱替出大量煤体吸附的瓦斯。
CO2气相压裂技术应用及效果分析
CO2气相压裂技术应用及效果分析郭晟【摘要】本文主要针对高河能源CO2气相压裂技术的应用进行了分析,以高河能源E2303工作面、掘进工作面、千米钻机长距离钻孔等方面CO2气相压裂技术应用为例,进行了CO2气相压裂效果分析,增强瓦斯钻孔抽采效果.【期刊名称】《山东煤炭科技》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】3页(P93-95)【关键词】CO2;气相压裂;瓦斯治理【作者】郭晟【作者单位】山西省潞安集团高河能源有限公司,山西长治047100【正文语种】中文【中图分类】TD712+.6高河能源所采3#煤层为低渗透难抽采煤层。
为了实现煤矿生产,利用CO2气相压裂技术对煤层进行增透处理,加大煤层的透气性,加快煤层瓦斯的抽采率,成为解决煤矿瓦斯治理新的方向。
1 E2303回采工作面CO2气相压裂应用及效果1.1 工作面概况E2303工作面按两进一回布置,即进风顺槽和胶带顺槽进风,回风顺槽回风,另布置一条专用高抽巷。
工作面切眼长320m,E2303工作面从2016年4月20日开始回采,目前已回采51.2m。
煤层原始瓦斯含量为10.5~11m3/t,工作面煤炭储量294万t,工作面瓦斯储量3087万m3,煤的坚固性系数f值0.6[1]。
1.2 CO2气相压裂工程情况帮部预抽孔CO2气相压裂工程施工参数如下:实施范围:E2303进风顺槽靠近切眼200m范围内;钻孔布置:间隔10m布置一个压裂孔,孔深100m,压裂后,按1.7m间距在压裂孔间补打预抽孔;实际工程量:2015年2月12日至4月7日共计施工11个气相压裂孔并全部成孔压裂。
表1给出了压裂孔信息。
1.3 压裂效果分析从5月13日开始每天对E2303进风、胶带两侧50m和100m分别取样测量煤层瓦斯含量,结果如下:(1)E2303进风顺槽侧比E2303胶带顺槽侧平均瓦斯含量低1.6~1.9m3/t。
(2)E2303进风顺槽压裂纵向深度50m段比100m段瓦斯含量低0.46m3/t。
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CO2气相压裂增透技术是通过 CO2固态转变为 气态时短时间内体积迅速变化导致煤层裂隙扩大化 发育,使煤层中瓦斯流动传输的通道变多,流动的速
收稿日期:2018?02?06 作者简介:巩跃斌(1976-),男,山西长治人,工程师,从事煤矿安全技术及管理工作。
6
2018年 11月 巩跃斌等:高瓦斯矿井长钻孔 CO2气相压裂增透试验研究 第 27卷第 11期
ExperimentalStudyonGasFracturingEnhancement byLongDrillingofCO2 inHighGasMine
GONGYue?bin,HUAMing?guo,LIULei
(YuwuMiningCompanyofLu'anGroup,Changzhi 046103,China)
度变快;压裂瞬间能使煤层产生大量裂隙,煤体内被 2017年 5月,N1105胶带巷共完成 4个顺层长
填充或压实的裂隙被重新打开,从而提高煤层透气 钻孔压裂,各压裂孔统计见表 2。
性、渗透率,促使大量吸附状态的瓦斯转化为游离状
表 2 N1105胶带巷长钻孔压裂统计
态;由于煤体对 CO2的吸附能力大于 CH4,压裂后部 分 CH4气体被置换出来,通过导通裂隙与释放孔排 至回风流,降低了煤体瓦斯含量 。 [3-6]
1 研究背景
余吾煤业为特大型现代化煤炭企业,主采 3号 煤层,煤 层 瓦 斯 含 量 为 3.06~23.69m3/t,平 均 8.51m3/t,瓦斯压力为 0.42~0.87MPa,煤层普氏 系数 为 0.44~0.53,透 气 性 系 数 为 0.5240~ 1.7415m2/(MPa2·d),属 低 透 气、强 吸 附 性、难 抽 放煤层[1]。
试验研究
总第 231期
doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2018.11.003
高瓦斯矿井长钻孔 CO2 气相压裂增透试验研究
巩跃斌,华明国,刘 垒
(潞安集团 余吾煤业公司,山西 长治 046103)
摘 要:高瓦斯矿井煤层回采过程中地质条件复杂多变,常有瓦斯异常涌出现象,工作面经常发生瓦斯预 警超限断电情况,严重制约工作面安全高效生产。为了提高顺层钻孔瓦斯抽采效果,降低瓦斯涌出不均衡 性,采用 CO2气相压裂增透技术对煤层应力进行重新分布,使瓦斯应力分布均匀化,增大裂隙发育程度,提 高瓦斯抽采率,从而有效降低瓦斯危害,杜绝瓦斯事故的产生。利用该技术后,单组钻孔的瓦斯抽采纯量 是普通孔的 4.2倍,极大地提高了煤层瓦斯抽采量,加快了煤层瓦斯含量的降低,促进了矿井安全高效生 产。 关键词:CO2 气相压裂;增透;抽采瓦斯 中图分类号:TD712.6 文献标识码:A 文章编号:1005?2798(2018)11?0006?03
Abstract:Intheprocessofcoalseamrecoveryinhighgasmines,thegeologicalconditionsarecomplexandchangeable.Thereareoften abnormalgasgushingphenomena.Gaswarningandover-limitpoweroutagesoftenoccurontheworkingsurface,whichseriouslyre strictsthesafeandefficientproductionoftheworkingsurface.Inordertoimprovetheeffectofgasextractionandreducetheunbal ancedgasemission,thestressdistributionofcoalseamswasredistributedbytheCO2 gasfracturingtechnique,whichmadethegas stressdistributioneven,increasedthecrackdevelopmentdegree,andimprovedthegasextractionrate.Inordertoeffectivelyreducegas hazardsandpreventtheoccurrenceofgasaccidents.Afterusingthistechnology,thegasextractionpurityofsingledrillinggroupis4.2 timesthatofordinaryholes,whichgreatlyimprovesthecoalseamgasextractionamount,acceleratesthereductionofcoalseamgascon tent,andpromotesthesafeandefficientproductionofcoalmines. Keywords:CO2 gasphasefracturing;increasedpenetration;gasextraction
3 现场应用
序号 孔号 1 136号 2 142号 3 14/根
114
30
125
30
140
30
130
30
起爆 /根 压裂时间 5 2017-05-02 29 2017-05-09 30 2017-05-16 24 2017-05-25
3.1 钻孔布置
试验选择在 N1105胶带巷内采前预抽孔进行,钻
随着矿井采掘水平延伸,保证采煤工作面安全 高效生产显得尤为重要。余吾煤业回采工作面生产 期间瓦斯涌出量大,煤层瓦斯含量高,易发生瓦斯不 均匀涌出,经常发生瓦斯预警超限断电事故,严重威
胁着现场作业人员的人身安全,严重制约安全高效 生产[2]。为解决煤层瓦斯含量高的难题,提高煤层 透气性,余吾煤业在 N1105胶带巷顺层长钻孔内试 验了 CO2 气相压裂增透工艺。通过 CO2 的液 -气 两相转化释放能量对钻孔壁煤体进行卸压、增加导 通裂隙、驱替煤层瓦斯达到煤体增透、提高瓦斯抽采 量的目的。