基于多频同步电磁波CT技术的煤层水力压裂范围探测试验

发布时间：2021-01-22 01:40

　　当前煤层水力压裂影响范围的探测方法多存在实施复杂、工程量大、成本高及准确率偏低的问题,难以满足高效指导压裂施工方案优化和质量控制的需求,且常规电磁波透视探测中单一频率数据分析可能导致探测分辨率和准确性偏低。针对上述问题,提出了一种基于多频同步电磁波层析成像（CT）技术的煤层水力压裂范围探测方法,该方法基于电磁波透视法原理,一次探测可获取多个频率的数据,从不同分辨率综合分析压裂效果,提升探测准确性和效率。以某瓦斯突出矿井的M₆煤层为研究对象进行了煤层水力压裂范围探测试验,研究了0.3,0.5,1.5MHz三种不同频率电磁波对煤层水力压裂的响应特征,分析了水力压裂的影响范围和效果。结果表明:水力压裂后,压裂区主要表现为电磁波场强高衰减特征,电磁波衰减系数明显增大,衰减系数区间变宽,水力压裂导致压裂区和非压裂区对电磁波的能量吸收差距变大,据此可对煤层压裂范围进行划分;0.3,0.5MHz电磁波探测的异常区基本呈现片状分布,而1.5MHz电磁波对水力压裂区的响应更灵敏,呈纵向条带状分布,衰减幅度更明显,横向分辨率较好;注水量与电磁波场强衰减系数呈现正相关变化,衰减系数随注... 

【文章来源】：工矿自动化. 2020,46(08)北大核心

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【部分图文】：

多频电磁波同步探测工作原理

重庆某煤矿S1641对拉工作面开采M6煤层，平均煤层厚度为0.85m，平均煤（岩）层倾角为12°。煤层瓦斯含量为18.54m3/t，煤层具有煤与瓦斯突出危险，瓦斯突出现象与地质构造相关性较强，瓦斯突出现象多发生在羊叉滩背斜轴部。为提高抽采效率和保障回采安全，该矿采用顺煤层中压注水压裂技术治理瓦斯。本次试验的北工作面宽度为136.3m，回采总长度为1 000～1 017m，目标区为靠近S1641北工作面开切眼的A区。压裂钻孔布置如图2所示，其中h表示断层的断距。在北回风巷朝向工作面煤层共布置8个压裂钻孔（编号为1号—8号），1号钻孔距离S1641北工作面开切眼40.6m，钻孔间距为39m，施工方位为180°，施工倾角为+3°，注水层位均为M6煤层，注水参数见表1，钻孔在煤层中开孔并沿煤层水平钻进。高压泵采用3ZSB-158/18型，额定压力为35 MPa，额定流量为80L/min。3.2 测点布置

从图3—图5的3个频率探测结果及表2可看出，煤层被压裂、裂隙充水后主要表现为衰减系数增大，据此可对煤层压裂范围进行划分。这里的衰减系数为相对值，随探测频率增高，衰减系数有一定程度增大。压裂范围的电磁波衰减系数普遍分布在该频率衰减系数的平均值附近，异常阈值和平均值的波动小于0.02dB/m。压裂前定义异常划分阈值，压裂后用同一阈值进行判断，将衰减系数高于该阈值的区域划为异常区，再进行对比分析。图4 0.5MHz电磁波衰减系数等值线


本文编号：2992291