低透煤层水力压裂技术在石门揭煤中的应用

发布时间：2017-12-25 06:04

  本文关键词：低透煤层水力压裂技术在石门揭煤中的应用　出处：《安徽理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：煤与瓦斯突出一直是影响煤矿正常工期、威胁工人安全的罪魁祸首,而发生煤与瓦斯突出频率最大的作业当属石门揭煤。潘一矿东井揭13-1煤时,通过相关资料及技术手段预测该揭煤地点瓦斯压力约为6MPa,瓦斯含量为15/m3左右,突出危险性较大,故采取水力压裂卸压增透技术来达到安全揭石门的目的。为实现潘一矿东井按正常工期安全揭13-1煤层,本文首先对水力压裂力学特性进行分析,然后采用RFPA-Flow软件进行数值模拟,参照以往水力压裂试验参数选择原则最后在潘一矿东井进行实践。通过对水力压裂卸压增透特性进行研究,发现在压裂孔周围易形成塑性区,且塑性区的半径与钻孔直径成正相关关系。钻孔起裂是由注水压力和原岩应力共同决定的,即当二者形成的切向拉应力大于煤层的抗拉强度时煤层破裂。裂缝的起裂位置与侧向应力系数λ有关,当λ1,起裂点位于两帮中点处；当λ=1,起裂方向具有一定的随机性；当λl,起裂点位于钻孔两端处。通过RFPA-Flow数值模拟,发现煤层的破裂压力与钻孔直径有关,钻孔孔径越大,起裂所需压力越低。模拟得出煤层的起裂压力为33MPa左右。现场试验表明：采取水力压裂工艺后,瓦斯平均抽采浓度为63.2%,平均抽采纯量为0.235m3/min,单孔抽采纯量平均为0.0610m3/min。平均瓦斯抽采浓度为未压裂前的1.2倍,单孔平均抽采纯量为未压裂前的3.5倍。通过测定煤层含水率及瓦斯含量,得出水力压裂影响范围最远可达50m。通过前期的理论分析并结合数值模拟结果,水力压裂试验在潘一矿东井成功实施,达到了安全揭石门的目的。通过理论与实践的结合,期望对以后的水力压裂作业能提供一定的指导。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD713.1

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本文编号：1331626