深孔预裂控制爆破增流提透技术

7、V锥流量计
4) 流量测量方法及其比较
项目
工作原理
管径范围 直管段要
求 量程比
压力损失
孔板流量计
差压型（伯努利 原理)技术成熟
L0~1500mm 前10D后5D
3:1~4:1
60%差压
涡街流量计
卡门涡街技术，技术成熟
ห้องสมุดไป่ตู้
V锥流量计
差压型，美 McCROMETER公 司发明，国内多为
仿造
15~ 3000mm
②f = 0.5-2.8 预裂效果最好,建议爆破孔与控制孔间距5-15m；
③f > 2.8
预裂效果下降,建议爆破孔与控制孔间距3-5m。
相同爆破参数下预裂爆破效果与煤体硬度关系曲线
预
裂
效
果
指
数
i
0.4 0.6
煤体坚固性系数 f
2.8
5、深孔预裂控制爆破增流提透技术
4）布孔参数选择
（2）布孔排数选择
力 10亿m3 /a (4)已开工建设第一条跨省煤层气管道（端氏-晋城-博爱），
全长98.2km，设计输气能力10亿m3 /a ，总投资4.58亿元
6、地面钻井煤层气抽采进展
3）结语与展望
（1）我国已进入煤层气商业化开发初期，地面煤层 气产业发展面临很好的历史机遇期；
（2）我国煤层气开发应实行两条腿走路 ： 煤矿区煤层气开发 煤矿外围煤炭未开发区煤层气开发；
③中石油樊庄-郑庄煤层气项目
目前累计投产煤层气井323口（含水平井17口）,有套压的井293口，产气井167 口，日产气量25万m3左右, 直井5000 m3/d以上的7口，2000-5000 m3/d的23口，1000-2000 m3/d的32口。 1000 m3/d以下井105口，多属于排采初期。
①晋煤集团煤层气项目
2007年：地面钻井880口；地面抽采量2.10亿m3； 地面利用量1.06 亿m3。
煤层气压缩机车间
日期
气量9900 m3/d
单井最高稳定产
2006年 1月 1日 29
2006年 2月 1日
2006年 3月 1日 33
2006年 4月 1日33
2006年 5月 1日 31
2006年 6月 1日 30
辽宁：刘家、铁法 河北：大城 山西：沁水煤田 潘庄、枣园、樊庄、郑庄、潘河、大宁、寿阳
河东煤田 保德、临兴、碛口、杨家坪、石楼、午城 陕西：韩城 安徽：淮北 芦岭、新集、淮南 河南：焦作 江西：丰城 新疆：阜康
6、地面钻井煤层气抽采进展
中石油樊 庄-郑庄
井组
阜新刘 家井组
中联枣 园井组
晋煤集团 潘庄井组
前10D后5D ，加等流变径后 可减小到前5D后2D
8:1~15:1加等流变径可最大 扩到30:1
孔板的1/15~1/20
15~3000mm 前0 ~3D后0~1D
2006年 7月 1日 33
2006年 8月 1日34 33
2006年 9月 1日 32
2006年 10月 1日
33 2006年 11月 1日
3333 2006年 12月 1日
31 2007年 1月 1日
2007年 2月 1日 34
2007年 3月 1日 34
2007年 4月 1日 33
2007年 5月 1日 38
Φ50mm ╳740mm, Φ45mm ╳740mm, ）
②专用护壁套管（不锈钢大螺距 宽螺纹连接Φ80mm ╳2000mm）
③压风喷泥封孔器
5、深孔预裂控制爆破增流提透技术
4）布孔参数选择
（1）预裂效果、煤体硬度、爆控孔间距关系研究
①f = 0.1-0.5 预裂效果差， 建议爆破孔与控制孔间距3-5m；
6、地面钻井煤层气抽采进展 ③中石油樊庄-郑庄煤层气项目
探明面积74.14Km2 探明储量107.2亿m3
控制面积477.10Km2 控制储量911.20亿m3
探明面积182.22Km2 探明储量352.26亿m3
郑庄、樊庄区块位于沁水盆地南部晋城斜坡带，面积1090 Km2， 煤层气总资源量2656亿m3 ，探明储量460亿m3。
中联潘 河井组
两个煤田
4个煤层 气井组 （网）已 实现商业 化生产和 利用；
形成产能
10亿m3；
煤层气产 量3.3亿
m3
6、地面钻井煤层气抽采进展
①晋煤集团煤层气项目
2008年，已形成煤层气井1400口，产气能力6亿m3;投入运行 339口，单井日产近2500 m3 /d，日总产气量80万m3
6、地面钻井煤层气抽采进展
年份
6、地面钻井煤层气抽采进展
(1） 我国煤层气资源量 我国煤层气资源丰富，煤层气资源量位居世界第三位，
与我国陆上天然气资源量相当。
年份 2000
2006
项目名称 全国煤层气资源评价
新一轮全国煤层气资源评价
资源量 （万亿m3）
31.64
36.81
6、地面钻井煤层气抽采进展
（2）建立了煤层气开发试验井组24个
道中央的锥形体，高压
P1取自锥体前流体未扰
动的管壁 ；低压P2取自
后锥体中央，并通过引
压管引至管外，其差压
△P的平方根与流量成正
L
比。
7、V锥流量计
3）V型锥流量计特点：
显著改善了传统孔板等差压流量计的使用局限，提 高了精确度和重复性，安装时几乎无直管段要求， 自清洗功能，适用于容易结垢的脏污气液两项介质 测量。是当前技术发展方向的一种接近理想状态的 流量测定装置。
5）增流提透效果现场考察研究 （5）百m钻孔抽采瓦斯极限量
将实测结果代入上述统计式 ，得出百m钻孔抽采瓦斯极限量如下
预裂控制爆破孔：
Q=1440∫0120.739e-0.105tdt+1440 ∫12∞0.2188e-0.105tdt=29975 m3；
普通抽采孔：
Q=1440∫0∞0.0614e-0.0133tdt=6648 m3
（3）煤矿区煤层气开发，要紧密围绕煤炭开拓回采 布局，统筹规划，实现先抽后采、抽采达标、煤与煤 层气两种资源共同开发，推广井下定向长钻孔等先进 综合抽采技术。
7、V锥流量计
1）V型锥流量计是20世纪 80年代提出具有革命性 的新型流量计，它仍是 一种通过节流取差压以 反映流量大小的节流装 置。
2）节流件为一个悬挂在管
1073 796
井数（口）
400 270
200
5
10 10 7
18 29 18
17 39
28
23 20
59 14 10
0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
研究改进后的考察地点 是阜新五龙矿3321综 放面煤层厚度20~29m 倾角20o, 煤层透气性系数 0.018m2/(MPa2.d) 瓦斯含量14.5m3/t, 瓦斯压力4.25MPa 有冲击地压危险。
现场共施工钻孔77个，爆破 了39个爆破孔，对其中38个 孔进行了抽瓦斯，瓦斯治理 和冲击地压防治效果显著。
日产气量（100m3）/动液面（m）/套压（0.001MPa） 日产液量（m3）
1400 1200 1000
800 600 400 200
30
动液面
套压
日产气量
25
日产液量
20
15
10
5
0
0
2006-112-10006-11-220406-1220-086-12-222007-1-25007-1-129007-22-0207-2-126007-32-0207-3-216007-3-230007-4-213007-4-227007-5-211007-5-225007-62-0807-6-222007-72-0607-7-220007-82-0307-8-127007-8-231007-9-214007-92-02087-102-10027-10-220607-11-9
预裂爆破后12d以内抽采瓦斯流量特性
预裂爆破后12d以上抽采流量特性
Q=0.0614e-0.0133t
普通抽采瓦斯流量特性曲线
5、深孔预裂控制爆破增流提透技术
5）增流提透效果现场考察研究
（4）瓦斯抽采率对比(预裂爆破抽采孔间距10m;普通抽采孔间距5m)
120d 34.9% 120d 15%
5、深孔预裂控制爆破增流提透技术
6、地面钻井煤层气抽采进展
④河南省煤层气公司 焦作位村矿井，地面原始煤层压裂井6口，初期单井产气量 1300-1400m3/d ⑤淮南矿业集团 地面采动区井15口，单井日产气量8000～25000m3/d，2007年产 量803万m3
⑥铁法煤业集团 地面原始煤层压裂井6口，日产气稳定在3500 ～ 8000m3/d,浓 度95%以上 地面采动区井31口，初中期平均日产气 5000 ～ 22000m3/d，浓度72～96% 。
6、地面钻井煤层气抽采进展
2）煤层气集输设施建设
准南煤田
准格尔合作区 河东合作区
沁水盆地 两淮煤田
丰城合作区
6、地面钻井煤层气抽采进展
2）煤层气集输设施建设
(1)已建成小型煤层气CNG站7座，压缩能力129.6万m3 (2)在建煤层气LNG站3座，生产能力155万m3 (3)已建成晋煤集团西区煤层气东输管线45.2km，设计输气能
计算与应用结果表明，在五龙矿条件下，预裂爆破后百m钻孔 抽采瓦斯极限量是普通百m钻孔抽采瓦斯极限量的4.5倍，三个月 抽采率可达到30%以上，可缩短抽采时间36%，表明预裂爆破钻孔 抽采瓦斯具有明显效果。
6、煤层气抽采进展
1）概况
1200
1000 800 600
全国煤层气井总数：2446口
其中：1990-2006年钻井1373口 2007年钻井1073口
日产气11700 m3/d，为中石 油产量最高的煤层气直井
③中石油樊庄-郑庄煤层气F项Z目P02北
水平井生产曲线图
井底水压
日产气量
瓦斯压力
FZP
多分支水平井目前产气井10口。其中一口井（8个分支，煤层进尺4117m）排采8 个月，目前套压0.95Mpa，日产气稳定在3万m3/d,百m煤孔抽采流量0.505m3/d.hm。
①煤厚 < 6m 选择单排布孔； ②煤厚 = 6-12m 选择双排布孔，且爆破孔与控制孔分别呈三
花眼交替错位布孔； ③煤厚 >12m，应考虑专用顶（底）板抽瓦斯岩巷布置预裂爆
破穿层孔。
煤厚< 6m 单排布孔
煤厚 6-12m 双排布孔
5、深孔预裂控制爆破增流提透技术
5）增流提透效果现场考察研究
（1）考察现场 简介
80000
3000
• 累计已完成钻井
100000
3500
3煤产气量变化图
• 先导试验井40口
120000
潘河先导性试验井
4000
中联公司潘河项目： 140000
6、地面钻井煤层气抽采进展
②中联煤层气的潘河项目
6、地面钻井煤层气抽采进展
②中联煤层气的潘河项目： 中联与萨摩亚美公司合作的潘庄项目PZP01-2井排采曲线
2007年 6月 1日 37
2007年 7月 1日 36
2007年 8月 1日 38
39
1000
平均单井日产气量m3 1500
• 建产能3.5亿m3。 60000
40000
• 2007年底：
20000
单井平均稳定产
0
气量3500 m3/d，
生产井数
累计日产气量m3
2000
2500
405口
累 计 日 产 气 量 m3 平 均 单 井 日 产 气 量 m3
深孔预裂控制爆破增流提透技术
5、深孔预裂控制爆破增流提透技术
2）深孔预裂控制爆破增透原理与器材
深孔预裂控制爆破增透原理
深孔预裂控制爆破增透数值模拟
深孔预裂控制爆破爆破器材（安徽理工大研制）
5、深孔预裂控制爆破增流提透技术
3） 深孔预裂控制爆破专用器材的改进 ①可连接塑料被筒系列 （Φ60mm╳740mm,
5）增流提透效果现场考察研究
（2）煤层透气性考察结果
5、深孔预裂控制爆破增流提透技术
5）增流提透效果现场考察研究
（3）百m钻孔瓦斯流量考察结果
5、深孔预裂控制爆破增流提透技术
5）增流提透效果现场考察研究
（3）百m钻孔瓦斯流量考察结果
Q=0.739e-0.1056t t<12d
Q=0.2188e-0.0.012t t>12d
钻孔布置示意图 抽采孔
爆破孔
5、深孔预裂控制爆破增流提透技术
5）增流提透效果现场考察研究
（2）煤层透气性考察结果
2d 0.294
10d 0.138
10d 2d 0.024 0.020
30d 0.093
30d 0.021
60d 0.068
60d 0.015
90d 0.048
90d 0.018
5、深孔预裂控制爆破增流提透技术
(1)直管段要求短，上游一般0~3D，下游0~1D。 (2）精度高，差压输出测量精度优于±0.5%，重复性
为±0.1%，贸易计量型精度为±0.3%。 (3）压损为孔板的1/2~/10，适于低速1m/s测定。 (4）V锥体后缘旋涡小，差压输出非常稳定，波动小。 (5）V锥体得到流体的自清洗，无杂物滞留，免维护。