煤层气水力压裂技术简介中国矿业大学讲解

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煤层气压裂技术及应用书

煤层气压裂技术及应用书煤层气是指埋藏在煤层中的天然气，是一种重要的清洁能源资源。

为了提高煤层气的采收率，保证煤层气井的稳产和有效开发，煤层气压裂技术应运而生。

本文将介绍煤层气压裂技术的原理、方法以及在实际应用中的关键问题。

煤层气压裂技术是指通过注入压裂液体，使其在含煤岩石中断裂，从而创造裂隙，增加天然气的流通面积和渗透率，提高煤层气的开采效果。

煤层气压裂技术主要包括水力压裂和气体压裂两种方法。

水力压裂是指通过注水泵将高压水注入煤层，增加煤层内的压力，使煤层裂开，从而促进煤层气与井筒的连接，提高煤层气的产量。

水力压裂的关键是选择合适的压裂液体，通常采用高浓度的水溶液和添加剂混合物，增加液体的黏度和稠度，提高水力压裂的效果。

水力压裂技术是煤层气开发中最常用的方法之一，广泛应用于大规模煤层气田的开发。

气体压裂是指通过注入压裂气体，利用气体的高压力将煤层断裂，创造裂隙，提高煤层气的渗透能力。

气体压裂主要包括液体氮压裂和临界点压裂两种方法。

液体氮压裂是指将低温液氮注入煤层中，通过氮气蒸发和煤层内部断裂，产生大量的裂隙和缝隙。

临界点压裂是指将临界点气体注入煤层，使煤层内的气体超过临界压力，从而引发煤层断裂，增加煤层气的产量。

气体压裂技术常用于较小规模的煤层气田开发中。

在煤层气压裂技术的应用中，存在一些关键问题需要解决。

首先是选井技术问题，包括选择合适的井位和井筒结构，以及合理布置井网，以提高压裂效果和采收率。

其次是压裂液体选择问题，包括选择适合的水质和添加剂，以及控制压裂液体的黏度和浓度，以提高煤层裂缝的渗透性和扩展性。

再次是压裂设计和施工问题，包括合理选择压裂参数，制定压裂方案，以及确保压裂工序的顺利进行。

最后是压裂后的油气开采问题，包括监测开采效果，调整开采方案，以及保证煤层气井稳定产量和长期运行。

总结起来，煤层气压裂技术是一种重要的煤层气开发方法，可以有效提高煤层气的产量和采收率。

通过水力压裂和气体压裂等方法，在煤层中创造裂隙和缝隙，增加煤层气的流通面积和渗透率。

煤矿井下水力压裂技术及在围岩控制中的应用

煤矿井下水力压裂技术及在围岩控制中的应用摘要：煤矿井下水力压裂技术是非常重要的，该技术主要是坚硬顶板弱化和高应力巷道围岩卸压。

针对煤矿水力压裂理论，结合国内的真三轴水力压裂试验，对压裂技术进行数据分析和研究。

另外，根据水力压裂技术的过程及在围岩控制过程中的数据探讨和分析。

关键词：煤矿水力压裂技术围岩控制水力压裂技术一直是煤矿井下的重要施工技术，尤其是在围岩控制方面起到非常重要的作用。

根据下面对水力压裂技术的分析以及相关应用的探索，同时涉及水力压裂技术的设备进行着重分析强调，可以让相关人员更能抓住该技术的使用重点。

除了围岩压裂的原理、参数，还需要对机具与施工工艺及压裂进行效果检测，还要根据岩体物理力学性质和岩体结构对施工方向和应力范围进行数据分析。

一、水力压裂技术及其理论研究水力压裂技术是从1950年研发出来的，直到现在，该技术已经逐渐发展和成熟，作为常规低渗油气增透技术，在很多领域深受欢迎，例如非常规油气开采、页岩油气开发、煤层气开发、地应力测量、地热资源开发、核废料处理、CO2封存等领域，具有广泛的工业价值。

本文也是针对煤矿井下领域的研究，水力压裂技术的应用效果主要体现在围岩控制和低渗透煤层的增透这两个领域。

主要是针对回采工作面坚硬难垮顶板控制、高应力巷道围岩卸压及冲击地压防治。

这种技术的实质是在钻孔中注高压水，在坚硬顶板中形成裂缝而弱化顶板，使其能及时垮落。

但在试验初期，由于对水力压裂技术缺乏深入的认识，施工机具也存在较大问题，致使该项技术在很长一段时间内没有得到推广应用。

水力压裂技术理论国内外的学者都曾在油气系统地面钻井压裂、煤炭行业中应用过程中进行深入的分析，但在该技术上仍有很大的分歧，在水力压裂效果上不尽如人意。

随着我国煤炭技术的发展以及煤炭行业的技术设施的配备，水力压裂技术也得到了大范围推广应用，促进了水力压裂技术理论的进一步研究。

二、水力压裂技术设备及压裂效果分析下面分析压裂机具与设备，我们以煤炭科学研究总院开采研究分院开发的水力压裂机具为例进行介绍。

煤层气井水力压裂技术

特点
适用于低渗透煤层，能够提高煤层的渗透性，增加天然气产量，是煤层气开发中的关键技术之一。
技术原理
01
02
03
高压水流注入
通过高压水泵将高压水流注入煤层，利用水压将煤层压裂。
支撑剂填充
在压裂过程中，向裂缝中填充支撑剂，如砂石等，以保持裂缝处于开启状态。
气体流动
压裂后，煤层中的天然气通过裂缝和孔隙流动，被开采出来。
智能化发展
利用人工智能、大数据和物联网技术，实现水力压裂过程的实时监测、智能分析和自动控制，提高压裂效率和安全性。
绿色环保
研发低污染或无污染的压裂液和支撑剂，降低压裂过程对环境的影响，同时加强废弃物的处理和回收利用。
多层压裂和水平井压裂
发展多层压裂和水平井压裂技术，提高煤层气开采效率，满足市场需求。
煤层孔隙度
孔隙度决定了煤层的储存空间和吸附能力，孔隙度高的煤层有利于气体的吸附和扩散。
压裂液性能
பைடு நூலகம்
粘度
粘度是压裂液的重要参数，它决定了压裂液在煤层中的流动阻力，粘度越高，流动阻力越大。
稳定性
压裂液的稳定性决定了其在高压和高剪切条件下保持稳定的能力，稳定性好的压裂液能够保持较好的流动性和携砂能力。
解决方案
为了降低水力压裂技术的成本，研究人员和工程师们正在探索新型的压裂液和支撑剂，以提高其性能并降低成本。同时，优化压裂施工方案、提高施工效率也是降低成本的有效途径。此外，加强设备的维护和保养、提高设备的利用率也是降低水力压裂成本的重要措施之一。
06
水力压裂技术的前景展望
技术发展方向
能力和导流能力。
裂缝网络设计
裂缝走向

煤层气高能气体压裂技术简介

煤层气高能气体压裂技术简介目录1．前言 (1)2．煤层气高能气体压裂原理 (2)3．煤层气多级脉冲加载压裂技术 (10)4．工艺设计研究 (11)5. 现场试验 (12)6．技术服务费（基本费用） (13)1．前言我国是世界上煤炭生产和消费大国,煤层气资源储量非常丰富。

但煤气层为低渗透率、低压力、低含水饱和度，富含煤层气的煤田大都具有构造复杂、煤体破坏严重、软煤发育、高塑性和煤层渗透率极低等特点，开发难度较大。

目前提高煤层渗透率主要有洞穴法和水力压裂法，主要包括：垂直井套管射孔完井、清水加砂压裂、活性水加砂压裂、洞穴完井等工艺；应用空气钻井,氮气泡沫压裂,清洁压裂液、胶加砂压裂,注入二氧化碳，以及欠平衡钻井、欠平衡水平钻井和多分支水平井钻井完井技术等技术[1-5]，以提高煤层气井产量和采收率，积累了很多经验。

但从煤层气改造看，至目前还缺少适合我国煤层气有效开发的较成熟的技术。

针对煤气层的地质特点及开发现状，在分析了高能气体压裂技术研究的基础上，提出并开展了煤层气多级脉冲加载压裂开发技术的试验研究与应用。

高能气体压裂技术是利用固态、液态火药或推进剂在油层目的层快速燃烧产生的大量高温高压气体，对地层脉冲加载压裂，使地层产生并形成多裂缝体系，同时产生较强的脉冲震荡作用地层基质，综合改善和提高地层渗透导流能力，扩大有效采油（气）范围，以达到提高产量的目的。

其特点是:能在地层产生不受地应力约束的多裂缝体系，有利于沟通天然裂缝，扩大泄流面积，同时产生较强的脉冲震荡传播作用有利于改变地层岩性基质微错动变化，沟通基质通道，延伸地层深处，提高了地层渗透性，提高了油气井产量。

目前主要应用油层改造，而且对地层无污染，有利于储层保护。

与常规水力加砂压裂相比，高能气体压裂能够减小对煤储层造成水敏性污染，而且裂缝的延伸方向不受地应力控制、可形成多裂缝体系，成本也低，不伤害煤层。

因此，此项研究对探索适合我国煤层气有效开发的新技术具有重要的现实意义和应用前景。

煤层气井压裂技术

专题研讨
压裂
S1 S2
S3
6
图1 压裂过程示意
专题研讨
✓压裂材料：压裂液和支撑剂
✓施工参数：排量和压力
图2 压裂施工现场
✓压裂设备：泵车(组)、液罐、
砂车、仪表车7来自三压裂液专题研讨
3.1 种类
水基压裂液、泡沫压裂液、油基压裂液、乳化压裂液清洁压裂液，纯气体压裂液（液化）。
3.2 发展
憋压造逢
裂缝延伸充填支撑剂
裂缝闭合
4
专题研讨
2.2 压裂的一般流程
原始煤层压裂井的施工主要经过3个阶段:完井阶段、储层改造阶段(即射孔、压裂阶段)、排水采气阶段。（1）压裂方案设计：（裂缝几何参数优选及设计；压裂液类
型、配方选择及注液程序；支撑剂选择及加砂方案设计；压裂效果预测和经济分析等。）（2）压前准备：配制压裂液，压裂车组、设备调试完毕。（3）施工过程： ①前期：注入前置液，降低滤失，破裂地层，造缝，降温，压开裂缝后前期加入细砂。 ②中期：注入携砂液，携带支撑剂（先中砂后粗砂）、充填裂缝、造缝。 ③后期：注入顶替液，中间顶替液：携砂液、防砂卡；末尾顶替液：提高携砂液效率和防止井筒沉砂。 5
另一方面较小颗粒残渣，穿过滤饼随压裂液一道进入地层深部，堵塞孔隙喉道。 (4) 粘土矿物膨胀，煤粉运移堵塞裂隙，引起压裂压力增大，裂缝方向改变。 (5) 压裂液与储层不配伍造成的伤害，可能发生化学反应。
12
专题研讨
表1 国内外压裂液类型及使用现状
压裂液类型
优点
缺点
适用范围
使用比例
国外国内
水基压裂液
9
专题研讨
前置液
携砂液
顶替液

高瓦斯煤层脉动水力压裂导向控制高效致裂增透关键技术与应用

高瓦斯煤层脉动水力压裂导向控制高效致裂
增透关键技术与应用
1 简介
高瓦斯煤层脉动水力压裂是一种新型的增透技术。

通过对煤层脉
动水力压裂的导向控制，实现高效致裂增透，从而提高采收率和经济
效益。

2 设计原理
该技术的设计原理是利用高瓦斯煤层中气体分子运动的规律，在
水力压裂过程中引入致动源，控制气体分子运动的方向和速度，形成
脉动效应，从而实现致裂增透。

3 核心技术
该技术的核心技术是致动源的选取和配合。

通常选择具有高振幅、低频率、稳定性好的致动源，并通过数值模拟和试验验证确定最佳配
合方案。

4 应用效果
该技术已在某煤矿进行实验验证，效果显著。

使用该技术后，煤
层渗透率提高了30%，采收率提高了15%。

5 优点与展望
与传统的水力压裂技术相比，高瓦斯煤层脉动水力压裂具有节能环保、增透效果好、成本低等优点。

未来，该技术有望在煤层气开发领域得到广泛应用。

6 总结
高瓦斯煤层脉动水力压裂是一种创新的增透技术。

其核心技术是致动源的选取和配合，应用效果显著。

未来，该技术将在煤层气开发领域得到广泛应用。

煤层气井测试压裂解释及应用

煤层气井测试压裂解释及应用煤层气井测试压裂解释及应用煤层气是一种新型的能源，其开采与利用是当前我国能源领域的一项重要战略任务。

随着煤层气开采的深入，煤层气井开采压力逐步降低，致使煤层气的开采效率下降，这时需要采用压裂技术来提高采气效率，这就是煤层气井测试压裂技术。

一、煤层气井测试压裂技术概述煤层气井测试压裂技术是一种通过向煤层注入高压液体，使煤层产生裂缝，扩大煤层气通道，从而提高开采效率的技术。

该技术主要包括单硝酸甘油压裂、液压压裂、液体碎岩压裂、沙弹压裂等多种方法，其中以液压压裂最为常用。

液压压裂技术是一种将高压液体注入井内，通过井口充放口向井下送液强行将煤层撑起并裂开，煤层裂缝在拆除撑开压力后能够自行保持半永久性和可使煤层通气性和渗透性增加的技术。

针对不同的地质情况，液压压裂可分为水力压裂、气体压裂、泡沫压裂和混合压裂等，水力压裂是其中应用最为广泛的一种技术。

在进行煤层气井测试压裂前，需要进行试压并测定井下地质参数，根据实测参数进行压裂方案设计。

设计方案通常包括压裂液种类的选择、注入量、注入压力及持续时间等。

在进行压裂过程中，需要不断监测井下压力、压裂液注入量及煤层气产量等参数，及时进行控制和调整。

二、煤层气井测试压裂技术的应用煤层气井测试压裂技术在煤层气井的开采中具有重要的应用价值。

其应用主要包括以下几个方面：1. 提高煤层气井开采效率通过测试压裂技术可以扩大煤层裂缝，增加煤层渗透性，使煤层气开采效率得到提高。

2. 优化煤层气井的产能分布煤层气井测试压裂可以改善煤层裂缝的分布情况，促进煤层气的集中开采，提高整体产能。

3. 降低生产成本测试压裂技术可以提高开采效率和产能，降低生产成本，提高井产值。

4. 提高井下安全性煤层气井压裂需要对井下地质参数进行测量及压裂过程进行监测和控制，从而提高井下施工的安全性。

5. 推进煤层气井开采技术进步煤层气井测试压裂技术是一种新型的能源开采技术，其应用可以带动煤层气产业链的升级，推进煤层气井开采技术的进步。

煤层气水力压裂技术简介-中国矿业大学讲解

走向：井眼三维地震、地震声波井下电视、井下电视照相高度、宽度：水力阻抗监测、伽玛射线测井、井温测井、超声波成像测井沁水盆地：方位、长度:大地电位法或微地震法高度：井温测试法或放射性同位素示踪剂（伽马测井法）
16
专题研讨
图5 煤层压裂后电位(Vm)纯异常等值线图
17
图6 压前和压后的井温测量
弱面处造成一个低应力区（遮挡层）。压裂
裂缝垂向延伸至弱面时由于受到应力阻挡，
裂缝将沿弱面处的低应力区延伸，形成“T”
形缝或“工”形缝，对裂缝高度扩展影响较
大。
“T”、“工”型20 缝
专题研讨
4.3.2 地应力
地应力大小和方向控制煤层气井水力压裂裂缝起裂压力、起裂位置及裂缝形态。（晋城西）
A、B处压力集中：
专题研讨
煤层气井压裂技术
汇报人：周龙刚
中国矿业大学资源学院
2011年12月3日
1
专题研讨
提纲：一压裂的目的及意义
二压裂机理及一般流程
三压裂液
四压裂裂缝
2
专题研讨
一压裂的目的及意义
①压裂消除了井筒附近储层在钻井、固井、完井过程中造成的伤害。
②压裂使井孔与煤储层的裂隙系统更有效的联通。 ③压裂可加速脱水，加大气体解析率，增加产量。 ④压裂可更广泛地分配井孔附近的压降，降低煤粉产量。
生物酶破胶剂）杀菌剂：压裂液中的稠化剂多糖聚合物在细菌作用下会发
生降解，导致粘度下降。（甲醛液） PH调节剂：调节压裂液PH值表面活性剂、降滤剂等
11
专题研讨
3.4 压裂液对储层的伤害
类型:吸附伤害、堵塞伤害、水化膨胀伤害和化学伤害
(1) 煤比表面积较大，容易吸附物质（特别是有机物）。 (2) 压裂液滤失、反排不彻底，滞留储层造成液堵。 (3) 压裂液残渣，返流堵塞填砂裂缝，降低裂缝导流能力；

浅谈煤层气压裂技术应用及压裂设备性能

浅谈煤层气压裂技术应用及压裂设备性能摘要：煤层气是煤的伴生矿产资源，其主要成分是甲烷，属于清洁型能源。

在美器材开采阶段，要确保各项工作的规范性，保障煤炭资源的经济效应。

深入分析煤层气压裂技术应用要点，针对压裂所使用的设备性能以及异常问题及时处理，为煤层气的压裂提供良好的技术支持条件。

关键词：煤层气；压裂技术；压裂设备；应用性能引言：煤层气是非常珍惜的资源，做好煤层气的开发与利用，能够治理瓦斯，并改善煤矿安全生产的条件，并补充常规的天然气的缺口，并优化我国的能源资源的结构，能够顺应我国的新能源产业的政策条件。

现如今煤层气的开采，可以对储层进行压裂与改造，完善压裂施工以及配套工艺技术手段。

这样便能更好地完成油气层开采的目标，对此本文结合实践具体分析如下：一、煤层气水力压裂技术的应用原理水力压裂技术，是石油天然气之中成熟应用，能够提升油气生产能力。

现如今水力压裂技术引入煤矿生产阶段，但是煤矿生产有其特殊性，其施工工艺对设备的要求，与一些常规的油气田开发技术有诸多的不同。

深埋地下的煤层承受着上覆岩层的重量，煤层内裂隙承受压力之后，会出现闭合或者半闭合的状态[1]。

煤层的原始透气层不足，水利压力通过高压柱塞泵泵送到高压水流进入井筒之中，水流大于底层虑失速率的排量以及压裂压力，就会让岩石破裂进而出现裂缝，而且在结构之中相互流通，形成一种流通的网络。

在水中加入石英砂作为支撑剂，送进煤层之中被撑开的裂缝之中，这样压裂结束，压裂用水反排之后，实质仍然会留在支撑开的裂缝之中，这样就为煤层瓦斯的流动奠定基础，这样储层与井筒的联通能力进一步提升，这样能加速游离瓦斯的运移，提升瓦斯采抽的效率。

二、煤层气压裂技术应用要点煤层气压裂技术，要明确其机理以及所用的试剂，这是最为基础的环节。

因此要足够的重视这项工作，并结合实际情况选择适合的试剂，这样能够提升煤层气压裂的质量以及工作效率。

分析煤层气的压裂机，明确压裂液与支撑剂合理应用，能有效推进压裂作业。

浅谈煤矿井下的水力压裂技术

浅谈煤矿井下的水力压裂技术随着我国煤矿开采深度逐步增加，瓦斯灾害日益突出，为保证煤矿安全生产，人们越来越重视瓦斯灾害的治理研究。

目前瓦斯抽放是瓦斯治理最有效的措施，但由于国内煤层具有低渗透率的特点，瓦斯抽放效果有限，如何提高煤层的渗透率，增大透气性系数，成为目前瓦斯治理工作研究的重点。

当前常用的方法主要有深孔松动爆破和煤层高压注水压裂两种，前者虽然能够提高煤层的渗透率，但在应用过程中易产生哑炮而留有安全隐患。

目前淮南矿业集团正大力推广水力压裂增透技术，提高钻孔抽采效果，减少钻孔施工数量，实现技术经济一体化。

1 水力压裂增透技术基本原理煤矿井下水力压裂是一种使低渗煤层增透的技术，其基本原理是借助高壓水通过钻孔以大于煤岩层滤失速率的排量向煤岩体注入，克服最小地应力和煤岩体的抗拉强度，在煤层各种原生弱面内对弱面两壁面产生的劈裂或支撑作用使弱面发生张开、扩展和延伸，从而对煤层形成内部分割，这种分割过程一方面通过原生弱面的张开和扩展，增大了裂隙等弱面的空间体积，增加了煤体孔隙率；另一方面原生孔裂隙等弱面的延伸增加了孔裂隙之间的连通，形成相互交织的多裂隙连通网络，增加了瓦斯的运移通道，正是由于这种裂隙连通网络的形成，致使煤层的渗透率大大提高，在负压抽采过程中，使得吸附瓦斯得以快速解吸，从而提高低渗煤层的抽采效果。

2 施工背景淮南潘一矿东井西一（13-1）盘区顶板回风上山揭13-1煤预计瓦斯压力达到5MPa左右，突出危险性较大，为提高揭煤消突钻孔的预抽效果，达到快速消突的目的，确保安全、高效地揭过13-1煤层。

选择对该处揭煤采取水力压裂增透技术。

3 钻孔施工3.1 水力压裂钻孔设计本次压裂试验压裂半径按30m进行设计，共设计5个压裂钻孔，分别为压1、压2、压3、压4与压5，其中压2与压5均穿过13-1煤层1m，即进入13-1煤层顶板1m。

5个压裂钻孔分两个地点进行压裂，其中压1、压2、压3孔在1252（3）底板巷施工，压4与压5在揭煤巷道施工至法距15m处施工。

煤层气压裂和排采技术

20世纪50年代，美国开始将煤层气压裂技术应用于工业生产，并逐渐推广到世界各地。
20世纪80年代，我国开始引进和消化吸收国外先进的煤层气压裂技术，经过多年的研究和实践，逐步形成了具有自主知识产权的煤层气压裂技术体系。
02
煤层气压裂技术原理
高压气体在煤层中的作用
01
02
03
扩展煤层裂隙
高压气体在煤层中产生压力，使煤层产生裂隙，增加煤层的渗透性。
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某矿区煤层排采技术的应用
总结词
实现了煤层气的持续稳定生产
详细描述
在某矿区，通过应用煤层排采技术，实现了煤层气的持续稳定生产。该技术通过建立排水系统，将煤层中的水排出，从而释放出被水封存的煤层气。通过持续稳定的排采，确保了煤层气的持续供应。
总结词
降低了生产成本
详细描述
该技术的应用显著降低了煤层气的生产成本。由于排采技术能够有效地将煤层中的水排出，减少了人工排水和相关设备的投入，从而降低了生产成本。
某矿区煤层气压裂和排采技术的联合应用
总结词
提高了资源利用率
VS
详细描述
联合应用这两种技术提高了该矿区的资源利用率。通过气压裂和排采的联合作用，充分释放了煤层中的气体资源，提高了资源的利用率，延长了矿区的开采寿命。
某矿区煤层气压裂和排采技术的联合应用
总结词
促进了矿区可持续发展
详细描述
该技术的应用促进了该矿区的可持续发展。通过优化煤层气开发效果和提高资源利用率，矿区的经济效益得到提高。同时，降低生产风险和保护环境也有利于矿区的可持续发展。
总结词
有效缓解了矿区环境压力
详细描述

煤矿瓦斯治理中水力压裂技术的应用分析

煤矿瓦斯治理中水力压裂技术的应用分析摘要：本文通过阐述在煤矿瓦斯中使用水力压裂技术治理的优势，进一步分析如何在煤矿瓦斯治理中应用水力压裂技术，并通过技术应用原理、选定技术设备、布置压裂孔、制备压裂和封孔材料、实施注浆及封孔、检验压裂效果等方面对要点进行阐述，以期能为水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用，做以参考。

关键词：煤矿瓦斯；治理；水力压裂；技术前言：煤矿瓦斯又称煤层瓦斯和煤层气，是一种有害气体，其主要是由于在开采煤层时，煤体遭到破坏导致造成煤和围岩之中所产生的甲烷、二氧化碳以及氮产生混合气体，最终形成煤矿瓦斯，对开采人员的人身安全威胁极大，严重时还会造成爆炸。

因此，要通过水力压裂技术进行治理，并提高作业的安全性。

1煤矿瓦斯中使用水力压裂技术治理的优势第一，提升煤层透气性。

在进行开采作业时，由于受到环境以及条件的限制，开采区域的密封性较强，并且空气流动性较差，容易造成瓦斯等有毒气体的累积进而对作业人员产生危害。

使用水力压裂技术，可以将煤层之间的缝隙加大，这样就能够保证煤层中的透气性，有利于瓦斯等有害气体的顺利排放。

第二，消除瓦斯危险性。

水力压裂技术主要是依靠将大量的水和剂液注入到煤层之中，这样有利于将积块之中所存储的瓦斯进行密封，这种通过改变瓦斯传播状态结构的方式，能够降低瓦斯的流动性，也就避免了煤层中瓦斯所可能出现的突发性危险，因此采用水利压裂技术能够有效控制煤矿中的瓦斯。

第三，改善煤体的强度。

原状态结构下的煤体强度较高，这样不利于开采工作的顺利进行，而水利压裂技术主要是通过在煤层中形成裂缝并注入水力的方式控制瓦斯，在煤层之中能够通过孔洞以及裂缝，形成网格状，并进一步破坏煤层原有强度和结构，这种情况之下能够大幅度降低煤体抗拉强度并便于开采。

第四，平衡煤层地应力。

地应力主要存在于地壳之中，简单的来说就是岩石形变所引起介质内部单位面积上的作用力。

在煤矿开采时，煤体本身的重量就容易引起地应力，因此在瓦斯就可能出现形成不均匀的现象。

煤层水力压裂技术

2.42.4.1水力压裂技术的机理水力压裂是在石油天然气工业中成熟的，用以提高油、气井生产能力的技术。

在美国已经把它应用到好几个煤田的瓦斯排放工作中（杜尔，1989）。

它的基本原理是：选定压裂的煤层后在地面上用泵产生高压水流，从钻孔进入煤层，把煤层中原有的裂缝撑开，继续压入水流，使煤层中被撑开的裂缝向四周发展，与此同时，在水中加入筛过的沙子，把它当作支撑剂，送进煤层中被撑开的裂缝里，当压裂结束，压裂用水返排后沙子仍然留在煤层中支撑开的裂缝中。

水力压裂造成瓦斯流动的通道从钻孔底部向四周延伸到一百多米远的地方。

使煤层的钻孔排放瓦斯范围扩大，因而瓦斯涌出量也增加。

煤层内天然裂缝对水力压裂是有影响的。

主要的天然裂缝是垂直于煤层层面的。

井下实际观察资料表明，水力压裂所造成的裂缝多数是垂直于煤层层面，其方向与重要的天然裂缝平行，偏差不过10°。

它们常常与次裂缝的方向垂直。

但是在335.28m深的钻井内，压裂的压力超过地层的垂直覆盖的压力时，也可以在，煤层内造成平行于煤层层面的水平裂缝。

煤层与顶、底板岩层的接触面对压裂的裂缝也会有影响，对压裂孔作井下实地观测表明压裂形成的裂缝通常是在煤层内，或者是沿煤层与顶、底板接触面而发展，也不垂直进入岩层，这可能是因为接触面的机械强度比较弱，阻力比较小。

在美国依州六号煤层内，为了增加压裂液携带沙子的能力，使用轻型胶液作为压裂液在煤层形成的压裂裂缝最长达126.8m。

压裂使用泡沫做压裂液，携带沙子，也能得到比较长的压裂裂缝。

相距152m、305m的钻孔在压裂中沟通，证明泡沫压裂能造成比较长的裂缝。

压裂压力与煤层所受地压力之差值影响压裂裂缝的宽度，差值越大，宽度越大，反之则相反。

压裂液的流量与它的黏度对裂缝的宽度也有影响，用黏性较大的胶液，压裂流量为1.59m3/min时产生的裂缝有63.5mm宽；用黏性小的压裂液时，同样的压裂流量，产生的裂缝宽度只有3.2~9.5mm。

水力压裂技术在防冲矿井中的应用与研究

水力压裂是指裂纹由于其内部液体压力的作用而开裂并扩展的过程，由于应用领域的不同，有时也称作 “水压致裂 ”或 “水力劈裂”。水力压裂技术广泛应用于石油、天然气或地热的开采及增产、放射性废物的处置、地应力的测量等领域。水力压裂技术对煤矿坚硬顶板的控制有着非常明显的效果，主要表现在压裂和软化两个方面，从而削弱顶板的强度和整体性，使采空区顶板能够分层分次垮落，缩短初次来压和周期来压步距，达到减小或消除坚硬难垮顶板对工作面回采危害的目的。红阳三矿 1208 工作面进入上部 7 号煤层遗留煤柱时，应力程度较高，需采取一定的卸压措施，降低其应力程度，保证安全生产，因此研究采用水力压裂技术进行卸压。
Application and Research of Hydraulic Fracturing Technology in Anti-burst Mines
LIU Shuwen
(Coal Division, Liaoning Energy Industry Co., Ltd., Shenyang 110122, Liaoning, China)
工作面临空巷道紧邻 1206 工作面采空区，上方为已回
采 7 号煤层，层间距约 65 m，顶板完整性较差，启裂
压力按定向水压致裂计算。计算公式如下：
P1=1.3(滓1+Rt)，
(1)
式 (1) 中， P1 为定向水压致裂所需启动压力估算值，
界系统组符号序号
岩石名称
柱状图
厚度/ 倾角/ m (毅)
岩性描述
1 细砂岩
7.6 4 中夹薄层泥岩，泥岩中含植物化石碎片
2 泥岩
二山