千米深井高瓦斯煤层W-S-W水力压裂强化增透试验研究

发布时间：2018-04-18 15:10

本文选题：高瓦斯煤层 + 千米深井　；参考：《煤炭学报》2017年07期

【摘要】：水力压裂是增加煤岩体透气性的有效方法之一,针对深部水力压裂存在的问题,提出了"水-砂-水"(W-S-W)水力压裂强化增透技术,以千米深井高瓦斯煤层为研究背景,开展了W-SW水力压裂强化增透试验和常规水力压裂试验,并对增透效果进行了考察。结果表明:煤体的非均质性和孔隙裂隙分布的非均匀性导致了煤体非对称性增透,在水力压裂的作用下裂缝的扩展演化是递进循环式的,并依次经历了能量缓慢增长、微裂隙萌生、局部损伤破坏、裂缝迅速扩展、裂缝网络循环扩展演化5个阶段。高压水对煤体内部结构产生切割,形成一种高压水驱动裂隙弱面不断扩展、延伸的连锁效应,并使支撑剂(砂)楔入到裂缝端部,抑制了裂缝的闭合,增加了煤体的透气性。采用W-S-W水力压裂强化增透区域煤层的百孔抽采量最高达1.2 m~3/min,平均百孔抽采量与瓦斯体积分数分别为0.77 m~3/min,52%,与常规水力压裂区域的平均百孔抽采量0.44 m~3/min和瓦斯体积分数31%相比分别提高了0.75倍、0.68倍,与未压裂区域的平均百孔抽采量0.32 m~3/min和瓦斯体积分数24%相比分别提高了1.4倍、1.2倍,W-S-W水力压裂强化增透区域煤层的百孔抽采量与瓦斯体积分数均具有明显的峰值阶段,且稳定抽采阶段可持续45 d以上,瓦斯抽采时效性明显,实现了千米深井高瓦斯煤层大范围增透和长时高效抽采瓦斯。
[Abstract]:Hydraulic fracturing is one of the effective methods to increase the permeability of coal and rock mass. In view of the problems existing in deep hydraulic fracturing, a hydraulic fracturing enhanced anti-permeability technique is put forward, which is based on the high gas seam of a kilometer deep well.W-SW hydraulic fracturing enhanced permeability test and conventional hydraulic fracturing test were carried out, and the antitransmittance effect was investigated.The results show that the heterogeneity of coal body and the non-uniformity of pore fracture distribution lead to asymmetric antireflection of coal body. The fracture propagation and evolution under hydraulic fracturing is progressive circulation, and the energy increases slowly in turn.There are five stages of microfracture initiation, local damage and failure, rapid crack propagation and cyclic propagation of fracture network.The internal structure of coal body is cut by high pressure water, which forms a kind of linkage effect that the weak surface of fracture is continuously expanded and extended by high pressure water, and the proppant (sand) wedges into the end of fracture, which inhibits the closure of crack and increases the permeability of coal body.Using W-S-W hydraulic fracturing to enhance the permeability of coal seams, the maximum extraction capacity of 100 holes is up to 1.2mg / min, and the average extraction volume and gas volume fraction are 0.77mm3 / min52and 0.44 m~3/min / min, respectively, and 0.44 m~3/min / min, respectively, in the conventional hydraulic fracturing area, and the average gas volume fraction is 0.44 m~3/min / min in the conventional hydraulic fracturing area.Compared with 31%, the number increased by 0.75 times and 0.68 times respectively,Compared with the average 100 hole extraction volume of 0.32 m~3/min and the gas volume fraction of 24% in the unfractured area, the average 100 hole extraction volume and the gas volume fraction in the coal seam enhanced by W-S-W hydraulic fracturing are increased by 1.4 times or 1.2 times, respectively, and the gas volume fraction has obvious peak stage.The stable drainage stage can last more than 45 days, and the effectiveness of gas extraction is obvious, which can achieve a wide range of anti-penetration and long-time high-efficiency gas extraction in a high gas seam of a kilometer deep well.
【作者单位】：安徽理工大学能源与安全学院;煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院;中国煤炭科工集团有限公司北京天地玛珂电液控制系统有限公司;淮南矿业(集团)有限责任公司;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51604154) 安徽省高校自然科学研究项目重点资助项目(KJ2017A093) 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室开放基金资助项目(JYBSYS2017105)
【分类号】：TD712.6

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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