超长钻孔瓦斯压力测定技术研究

发布时间：2020-08-08 13:18

【摘要】：瓦斯压力是矿井瓦斯治理中最重要的基础参数之一,现有测压技术难以实现远距离测压,导致煤层未开拓区域瓦斯情况不明,影响瓦斯灾害防治的科学性。本论文针对长距离测压问题展开讨论。文献研究表明,目前超长钻孔瓦斯压力测定技术的研究热点,大多集中在钻孔的封孔。本文首先总结了前人在钻孔测压封孔方面的研究成果,归纳了影响钻孔瓦斯压力测定的因素,认为顺层钻孔、穿层钻孔要区分对待,解决封孔问题以高压注浆法为佳。从超长钻孔封孔测压的安全性、有效性及经济性出发,提出一种适用于超长钻孔瓦斯压力测定的两级封孔方法,运用于现场实测,瓦斯压力实测值较为精确,并且测压距离可达到原有技术的两倍以上。两级封孔方法工程实现难度较大、测定周期较长、经济上欠合理,据此引出“小气室测压”构想,以期问题得到解决。根据现场测压所出现的物理现象,提出测压气室体积大小与气体压力平衡时间存在正相关关系的假想,并通过理论分析验证了假想的正确性。根据超长钻孔测压封孔的研究内容以及“小气室测压”理论分析,设计煤层瓦斯压力测定相似模拟实验系统。实验结果表明,测压气室体积越小,压力平衡时间越短。这一实验结果支持“小气室测压”构想。论文还提出了“小气室测压”构想的初步实现路径。设计超长钻孔随钻自动封孔测压装置,该装备具有测压封孔距离长、测压气室体积可控、快速封孔减少煤层瓦斯损失等优点,可望实现超长钻孔瓦斯压力更为精确的测定。本文通过理论研究得到适用于超长钻孔瓦斯压力测定的两级封孔技术,并且运用于井下压力实测,取得良好试验结果;经过相似模拟实验,验证了瓦斯测压气室体积与气体压力平衡时间的关系。理论研究与实验室实验相结合,设计具有工程应用价值的超长钻孔测压的随钻自动封孔钻机钻具,完成超长钻孔瓦斯压力测定初步研究。
【学位授予单位】：华北科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD712
【图文】：

封孔,黏液,胶囊,实物

图 1-4 胶囊黏液封孔实物图Figure 1-4 Capsule mucus plugging physical液封孔器的使用过程为：第一步，检查仪器是否可以正常钻头 75mm 的钻机根据煤层实际条件设计打钻，选择水钻四分管连接第一封孔器，确定钻孔中间需要封孔的合理距合理封孔位置，利用手动试压泵将胶囊膨胀与钻孔贴合，试压泵充入黏液，黏液的压力需要高于瓦斯压力，达到满压力表。在整个测压过程中，每天观测压力数值时，需要液压力，若低于最初安装压力时，需要加压。—水泥浆—聚氨酯联合带压封孔技学院研制囊水泥浆聚氨酯联合带压封孔[30]，其测压原理样，均是向通过堵住孔口和钻孔深处注高压水泥浆填堵裂测试检验，该方法可用钻孔长度 40 米左右瓦斯压力测定

三通,封孔

图 1-4 胶囊黏液封孔实物图Figure 1-4 Capsule mucus plugging physical封孔器的使用过程为：第一步，检查仪器是否可以正常使头 75mm 的钻机根据煤层实际条件设计打钻，选择水钻，分管连接第一封孔器，确定钻孔中间需要封孔的合理距离理封孔位置，利用手动试压泵将胶囊膨胀与钻孔贴合，两压泵充入黏液，黏液的压力需要高于瓦斯压力，达到满足力表。在整个测压过程中，每天观测压力数值时，需要关压力，若低于最初安装压力时，需要加压。水泥浆—聚氨酯联合带压封孔学院研制囊水泥浆聚氨酯联合带压封孔[30]，其测压原理和，均是向通过堵住孔口和钻孔深处注高压水泥浆填堵裂隙试检验，该方法可用钻孔长度 40 米左右瓦斯压力测定，

模型图,煤孔隙,裂隙,模型

煤是非均匀介质结构，煤中富含孔隙、裂隙。煤中的瓦斯大多吸附在、裂隙中，以上微观结构是瓦斯富集的场所，并且这些场所是瓦斯流主要通道。所以煤层的微观结构对钻孔封孔，瓦斯压力测定的准确性的影响。20 世纪 60 年代，美国科学家 Warrant 和 Root 提出煤的孔隙、裂隙围即 Warrant-Root 模型[32]，这种模型用来解释煤层独有的微观储层介质该模型一经提出，得到煤矿学者的广泛认同与应用。该模型经过后期验验证来分析孔隙、裂隙，目前是最为完善的双重介质渗流模型。模1 所示

【参考文献】