永川煤矿深部砂岩顶板瓦斯赋存及水力压裂治理瓦斯研究

发布时间：2017-10-23 02:24

  本文关键词：永川煤矿深部砂岩顶板瓦斯赋存及水力压裂治理瓦斯研究

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【摘要】：针对永川煤矿在深部回采及深部顶板砂岩中掘进时的瓦斯异常涌出问题,本文应用瓦斯地质学理论、沉积岩石学理论、岩心分析技术及水力压裂技术,研究深部顶板瓦斯赋存成因、赋存特征及其与瓦斯涌出关系,制定水力压裂治理瓦斯措施。取得如下认识:①通过分析永川煤矿地质条件对深部顶板瓦斯赋存的控制作用,弄清深部顶板瓦斯成因。研究表明,永川煤矿背斜构造与深部断层发育具有控气作用;须家河组六段地层受到其上覆红色泥岩地层的封闭;须家河组五段的大龙煤层是深部砂岩顶板储气的重要气源层;地下水运动为瓦斯由煤层向深部顶板的运移提供动力;深部顶板泥岩和断层具有良好的水力封闭性;深部顶板的地应力难于释放和调整,提供瓦斯赋存的高地应力环境。②通过分析深部顶板砂岩的碎屑成分、结构组成、孔隙特征、孔隙流体饱和度,及其与顶板瓦斯涌出的关系,找到常规钻孔预抽无法有效治理顶板瓦斯的原因。研究表明,深部顶板砂岩样品以长石石英砂岩、岩屑石英砂岩为主,具有较高的成分成熟度和结构成熟度;取样段整体上具有较低孔隙度、渗透率,平均孔隙度为4.33%,平均渗透率为0.079×10-3μm2,计算出深部顶板瓦斯地质储量为7.82×108m3,顶板砂岩纵向上具有较强非均质性;砂岩孔隙以含气为主,深部层位孔喉结构发育更好,但取样段砂岩孔喉的整体连通能力差。③通过调查深部顶板瓦斯涌出及治理情况,考察砂岩敏感性及水力压裂增渗效果,提出水力压裂治理深部顶板瓦斯方案。研究表明,采区内上邻近层大量瓦斯涌出是由于,采空区面积大而提供瓦斯涌入空间、深部砂岩顶板存在瓦斯和油气赋存的有利条件、采掘活动对顶板卸压形成瓦斯流通通道、瓦斯压力与地应力梯度是涌出动力;瓦斯治理方案为,在上位顶板卸压钻孔抽采的基础上,采掘卸压之前,在压裂用水中加入3%KCL,对常规钻孔进行水力压裂,预抽顶板内瓦斯,在采掘卸压过程中,将压裂钻孔与上位顶板卸压钻孔一起进行抽采。
【关键词】：砂岩顶板 瓦斯涌出 瓦斯赋存 岩心分析 水力压裂
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 引言8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 围岩瓦斯涌出机理研究8-9
• 1.2.2 围岩瓦斯涌出防治研究9-11
• 1.3 存在问题11
• 1.4 研究内容及技术路线11-13
• 1.4.1 研究内容11-12
• 1.4.2 技术路线12-13
• 2 矿区地质条件与深部顶板瓦斯赋存关系分析13-20
• 2.1 地质构造条件13-17
• 2.1.1 背斜构造与深部断层发育13-15
• 2.1.2 煤层及顶底板15-17
• 2.2 水文地质条件17-18
• 2.2.1 含水层与隔水层17-18
• 2.2.2 断层导水性18
• 2.2.3 矿井充水条件18
• 2.3 深部顶板岩石力学条件18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 深部顶板瓦斯赋存与瓦斯涌出关系分析20-41
• 3.1 深部砂岩碎屑成分及结构组成分析20-25
• 3.1.1 碎屑骨架组分特征20-23
• 3.1.2 砂岩结构组成23-25
• 3.2 深部砂岩孔隙特征分析25-38
• 3.2.1 孔隙类型25-29
• 3.2.2 孔渗分布与非均质性29-33
• 3.2.3 孔喉结构33-38
• 3.3 深部砂岩孔隙流体饱和度分析38-39
• 3.4 深部顶板瓦斯地质储量计算39
• 3.5 本章小结39-41
• 4 水力压裂治理深部顶板瓦斯试验研究41-54
• 4.1 深部顶板瓦斯涌出治理现状41-43
• 4.1.1 深部顶板瓦斯涌出情况调查41-42
• 4.1.2 深部顶板瓦斯抽采情况调查42-43
• 4.2 深部顶板水力压裂试验43-52
• 4.2.1 砂岩敏感性分析44-46
• 4.2.2 施工地点情况与压裂孔布置46-48
• 4.2.3 注水压力设计及压裂曲线分析48-52
• 4.3 瓦斯抽采效果分析52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 结论与建议54-56
• 5.1 结论54-55
• 5.2 建议55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 附录60
• A. 作者在攻读硕士期间发表论文60
• B. 作者在攻读硕士期间参加科研项目情况60

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本文编号：1081202