松软低透煤层钻孔卸压增透技术研究 被引量：6

1

作者 周宗勇 《能源与环保》 2018年第3期16-19,共4页

为解决松软低透突出煤层卸压增透难题,在祁南矿开展了深螺纹钻杆钻进工艺试验。效果考察结果表明,钻孔排渣量越大,煤体卸压效果越好;钻孔瓦斯初始涌出量越大、衰减系数越小,抽采达标时间越短。研究认为,松软低透煤层应以卸压增透为发展... 为解决松软低透突出煤层卸压增透难题,在祁南矿开展了深螺纹钻杆钻进工艺试验。效果考察结果表明,钻孔排渣量越大,煤体卸压效果越好;钻孔瓦斯初始涌出量越大、衰减系数越小,抽采达标时间越短。研究认为,松软低透煤层应以卸压增透为发展方向;钻孔卸压增透技术的本质就是加大钻孔排渣量;应制定配套的薪酬管理及钻孔考核验收制度,应把钻孔排渣量、瓦斯初始流量作为重要考核内容。 展开更多

关键词 松软低透煤层 螺旋钻杆排渣 卸压增透 钻孔排渣量 瓦斯初始流量

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松软低渗突出煤层定向水力压裂增透消突实践

2

作者 王晓强 樊世星 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第4期123-129,共7页

针对松软低渗突出煤层瓦斯含量大、难抽采,石门揭煤过程中易发生突出等问题,研究了定向水力压裂增透消突技术。首先,阐明了定向水力压裂增透机理,通过理论计算得出煤层起裂压力、流量、注水量分别为22.8~30.5 MPa、130~200 L/min和216 m... 针对松软低渗突出煤层瓦斯含量大、难抽采,石门揭煤过程中易发生突出等问题,研究了定向水力压裂增透消突技术。首先,阐明了定向水力压裂增透机理,通过理论计算得出煤层起裂压力、流量、注水量分别为22.8~30.5 MPa、130~200 L/min和216 m^(3)。据此,在揭煤预抽巷道内布设4个水力压裂孔和2个裂隙导向孔。压裂过程中,泵压、平均注水流量、单孔注水量分别达到28~31 MPa、140~177 L/min和260~330 m^(3),同理论计算的数据基本吻合。试验结果表明:定向水力压裂影响半径大于30 m,煤层透气性系数达到0.840 m^(2)/(MPa2·d),是原始煤层的60倍;单孔瓦斯浓度提高50%~80%,百孔抽采纯量达1.9 m^(3)/min,瓦斯抽采量提高90%。采用定向压裂后,揭煤钻孔工程量缩减64%,抽采达标时间比预计工期提前了36 d。该技术可为类似瓦斯治理工程提供借鉴。 展开更多

关键词 松软低透煤层 增透 定向水力压裂 瓦斯抽采

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顺层水力造穴卸荷增透机制及在掘进工作面瓦斯抽采中的应用

3

作者 王穗芳 张浩 +4 位作者 王伟 袁丹萍 闫晓钰 吕文博 郭军伟 《中国煤炭》 2023年第6期28-36,共9页

以新景矿3号煤层掘进工作面顺层水力造穴强化瓦斯抽采为工程背景,采用FLAC 3D数值模拟软件对顺层水力造穴的卸荷增透机制进行数值分析;研发出履带式钻冲一体化水力造穴装备,建立了高低浓度瓦斯抽采系统,并对顺层水力造穴技术在掘进工作... 以新景矿3号煤层掘进工作面顺层水力造穴强化瓦斯抽采为工程背景,采用FLAC 3D数值模拟软件对顺层水力造穴的卸荷增透机制进行数值分析;研发出履带式钻冲一体化水力造穴装备,建立了高低浓度瓦斯抽采系统,并对顺层水力造穴技术在掘进工作面瓦斯抽采过程中的应用情况进行了系统性考察。数值分析结果表明,采用新技术后,造穴洞室四周煤体渗透率显著改善;造穴半径越大,造穴长度越长,煤体的卸荷增透区域效果越好。现场应用情况表明,采用新技术后,掘进工作面的瓦斯抽采效果显著改善,钻孔工程量降低了75.0%,平均瓦斯抽采纯量和平均瓦斯抽采浓度分别提高了4.6倍和1.5倍,巷道掘进过程中实测的钻屑指标K 1值和S值均显著降低。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 松软低透煤层 水力造穴 数值分析 卸荷损伤

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淮北芦岭煤矿煤层顶板水平井煤层气抽采效果分析 被引量：16

4

作者 方良才 李贵红 +2 位作者 李丹丹 李浩哲 刘嘉 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期155-160,169,共7页

淮北芦岭煤矿为高瓦斯突出矿井,煤层碎软低渗,瓦斯抽采困难。应用“十二五”期间开发的紧邻煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采技术,试验井已取得产气突破。为了深入分析评价地面煤层气抽采对煤矿瓦斯灾害的防治效果,基于目标煤层特... 淮北芦岭煤矿为高瓦斯突出矿井,煤层碎软低渗,瓦斯抽采困难。应用“十二五”期间开发的紧邻煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采技术,试验井已取得产气突破。为了深入分析评价地面煤层气抽采对煤矿瓦斯灾害的防治效果,基于目标煤层特征,分析煤层顶板水平井的产气规律,利用产能数值模拟技术,对生产井数据进行了历史拟合,在此基础上,进行水平井产能预测,分析水平井抽采过程中煤层气含量和储层压力变化趋势。结果表明:水平井抽采影响范围主要为裂缝和近井筒区域,井筒-裂缝系统外部区域受影响较小;水平井影响范围随抽采时间的延长逐渐增大,预测1、3、5、8、10a的影响面积分别为0.113、0.193、0.242、0.311、0.350km2;随着水平井抽采时间的延长,剩余含气量和储层压力逐渐降低,预测水平井抽采5a,水平井控制范围内瓦斯含量最低可降至2.86m3/t,平均可降至4.2m3/t,降低50.6%。储层压力最低可降至0.85 MPa,平均可降至2.30 MPa,降低66.2%.煤层顶板水平井技术对煤层气开发和瓦斯灾害防治效果显著,是实现碎软低渗煤层瓦斯地面预抽的有效手段. 展开更多

关键词 煤层气 碎软低渗煤层 煤层顶板 水平井 抽采效果 淮北芦岭煤矿

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大倾角碎软低渗煤层下向长钻孔工艺研究与应用 被引量：1

5

作者 赵坤 刘佩 《矿业安全与环保》 北大核心 2023年第2期93-96,共4页

针对新疆艾维尔沟矿区大倾角碎软低渗煤层,设计了一种高性能三棱螺旋钻杆,其转矩性能更优,同时具备更大的排渣通道与更佳的孔壁稳定性,三棱螺旋结构既提高了钻杆的排渣效率,又可在钻遇碎软煤层时通过旋转钻杆、反复洗孔等方式有效解决... 针对新疆艾维尔沟矿区大倾角碎软低渗煤层,设计了一种高性能三棱螺旋钻杆,其转矩性能更优,同时具备更大的排渣通道与更佳的孔壁稳定性,三棱螺旋结构既提高了钻杆的排渣效率,又可在钻遇碎软煤层时通过旋转钻杆、反复洗孔等方式有效解决由于垮孔、塌孔造成的卡钻、埋钻问题,可有效提高碎软煤层钻进深度。揭示了螺旋型三棱钻杆不同孔深段所需风压:孔深0~50 m时风压为0.44 MPa、孔深50~100 m时风压为0.53 MPa、孔深100~150 m时风压为0.61 MPa、孔深150~200 m时风压为0.67 MPa,并提出一套适用于大倾角碎软低渗煤层下向长钻孔钻进施工工艺。针对2130煤矿25222运输巷,在下帮施工20个下向长钻孔并开展了下向长钻孔排采试验,在排采的60 d内,甲烷抽采纯流量前10 d由0.10 m^(3)/min快速降低至0.04 m^(3)/min、之后30 d由0.04 m^(3)/min缓慢降低至0.02 m^(3)/min、最后20 d由0.02 m^(3)/min缓慢增加至0.04 m^(3)/min,达到了排采试验目标。试验结果表明,采用三棱螺旋钻杆+中风压排渣钻孔工艺能够有效解决常规回转钻进成孔率低、孔深浅、工期长的问题,利用下向长钻孔解决工作面条带瓦斯抽采在新疆艾维尔沟矿区的推广应用奠定了基础。 展开更多

关键词 大倾角 碎软低渗煤层 下向长钻孔 三棱螺旋钻杆 排采试验

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三软低透煤层回采工作面快速消突技术

6

作者 刘瑞杰 李志强 董少科 《山东煤炭科技》 2019年第11期93-95,97,共4页

大众煤矿开采的二1煤层为三软低透突出煤层,由于煤层煤质软易塌孔,需要较长的抽采时间才能满足消突效果要求。瓦斯抽采效果不理想造成采掘衔接紧张,已经对矿井的经济效益产生较大的影响。针对这些技术难题,大众煤矿优化抽采钻孔布置方案... 大众煤矿开采的二1煤层为三软低透突出煤层,由于煤层煤质软易塌孔,需要较长的抽采时间才能满足消突效果要求。瓦斯抽采效果不理想造成采掘衔接紧张,已经对矿井的经济效益产生较大的影响。针对这些技术难题,大众煤矿优化抽采钻孔布置方案,并采取顺层全钻孔防塌孔技术措施,较好地提高了抽采效果和效率。 展开更多

关键词 三软低透煤层 瓦斯钻孔 抽采半径 快速消突

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碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂高效抽采煤层气技术研究 被引量：24

7

作者 贾建称 陈晨 +2 位作者 董夔 吴艳 吴敏杰 《天然气地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1873-1881,共9页

中国碎软低渗煤层发育,气含量高,资源潜力大,瓦斯压力大、煤岩力学强度低、顺煤层钻进成孔困难,"有气难出"一直是困扰这类煤层气高效开发和矿井瓦斯治理的关键科学技术问题。芦岭煤矿8煤层为碎软、高瓦斯、突出、低渗、难抽... 中国碎软低渗煤层发育,气含量高,资源潜力大,瓦斯压力大、煤岩力学强度低、顺煤层钻进成孔困难,"有气难出"一直是困扰这类煤层气高效开发和矿井瓦斯治理的关键科学技术问题。芦岭煤矿8煤层为碎软、高瓦斯、突出、低渗、难抽采煤层,顶板可钻性较好。引进水平井分段压裂技术,沿煤层顶板施工水平井,采用"泵送桥塞封隔分段、多段多簇定向射孔、逐段分步定向压裂"等成套开发技术,以及"先低后高、先细后粗"的加砂工艺,适时应用段塞式加砂技术,在煤层中形成了多组具有高渗流能力的北东向垂直主裂缝带。经过精细排采,创造了煤层气水平井日产气量超万立方米的纪录。碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂技术的成功应用,突破了"构造煤是煤层气开发禁区"的观念,填补了难抽采突出煤层区地面煤层气高效开发和矿井瓦斯治理技术的空白。 展开更多

关键词 分段压裂 定向射孔 水平井 碎软低渗煤层 芦岭煤矿

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松软低透气性煤层水力压裂增透瓦斯抽采技术研究 被引量：20

8

作者 王建伟 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第6期47-52,共6页

为解决松软低透气性煤层瓦斯抽采难度大、效率低的难题,以新景煤矿3#煤层为研究对象,采用PFC2D颗粒流数值模拟软件和控制变量法,研究不同注水流量和压裂时间对煤层水力压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目的影响。研究结果表明:松软低透... 为解决松软低透气性煤层瓦斯抽采难度大、效率低的难题,以新景煤矿3#煤层为研究对象,采用PFC2D颗粒流数值模拟软件和控制变量法,研究不同注水流量和压裂时间对煤层水力压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目的影响。研究结果表明:松软低透气性煤层水力压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目与注水流量和压裂时间均呈幂函数形式增长。基于松软低透气性煤层的特点,引入压裂液效率,得到了压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目的修正计算公式。基于新景煤矿3#煤层实际工程地质条件,在南五底抽巷进行了现场水力压裂试验。试验结果表明:当泵注压力为20~25 MPa、注水量为90~100 m^(3)时,水力压裂半径约为50 m;水力压裂区域煤层透气性系数、平均抽采瓦斯浓度、百米巷道瓦斯抽采量和单孔平均抽采瓦斯纯流量分别为未压裂区域煤层的22.0、2.2、2.4、2.7倍,为新景煤矿3#煤层水力压裂参数选取和瓦斯抽采设计提供了技术指导。 展开更多

关键词 松软低透气性煤层 水力压裂 PFC^(2D) 注水参数 瓦斯抽采

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松软低透气性煤层钻孔下筛管高效抽采瓦斯技术实践 被引量：14

9

作者 张许乐 卢建收 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2017年第1期67-69,73,共4页

为了解决松软低透气性煤层顺层钻孔塌孔难题,义马煤业集团在新安矿区突出矿井采掘工作面进行了顺层钻孔全程下筛管高效抽采瓦斯技术试验。通过对比全程下筛管本煤层顺层钻孔和未全程下筛管本煤层顺层钻孔的抽采浓度、抽采纯量数据,采用... 为了解决松软低透气性煤层顺层钻孔塌孔难题,义马煤业集团在新安矿区突出矿井采掘工作面进行了顺层钻孔全程下筛管高效抽采瓦斯技术试验。通过对比全程下筛管本煤层顺层钻孔和未全程下筛管本煤层顺层钻孔的抽采浓度、抽采纯量数据,采用全程下筛管技术的单孔瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采纯量比对比孔提高1倍以上,实现了"钻孔到位、筛管到底、抽采效果最优"的目标,确保了矿井安全高效生产。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 松软低透气性煤层 瓦斯抽采 筛管 顺层钻孔 抽采浓度

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大湾煤矿穿层钻孔水力压裂技术的示范性研究及应用 被引量：12

10

作者 王褀 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第7期155-159,共5页

为提升水矿集团矿井瓦斯防治技术及相应装备水平,积极响应我国煤炭工业"十三五"科技发展规划的号召,在大湾煤矿西井开展了穿层钻孔水力压裂技术现场示范性试验研究,对水力压裂技术应用在黔特有地质条件下的松软低透煤层进行... 为提升水矿集团矿井瓦斯防治技术及相应装备水平,积极响应我国煤炭工业"十三五"科技发展规划的号召,在大湾煤矿西井开展了穿层钻孔水力压裂技术现场示范性试验研究,对水力压裂技术应用在黔特有地质条件下的松软低透煤层进行了试验考察。结果表明:穿层钻孔水力压裂技术能够有效提高煤岩体的透气性和钻孔瓦斯抽采效果,压裂区域的煤层透气性系数增大了18.37倍;压裂影响半径为40 m;单孔瓦斯抽采浓度和抽采纯量分别为45.04%、0.031 m3/min,与原始煤层相比均增加了2倍以上。 展开更多

关键词 瓦斯防治 水力压裂 穿层钻孔 松软低透煤层 瓦斯抽采

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基于测井信息的煤层顶板水平井抽采煤层气技术 被引量：11

11

作者 巩泽文 贾建称 +1 位作者 许耀波 石娟 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期83-91,共9页

碎软煤层顶板水平井煤层气抽采技术目前尚处于发展初期,卡钻塌孔、加砂困难等问题频发,严重影响了煤层气的开发效果。为了提高碎软煤层水平井的成孔率和煤体改造效率、强化顶板水平井抽采工艺,以沁水盆地晋城矿区赵庄井田3号煤层为研究... 碎软煤层顶板水平井煤层气抽采技术目前尚处于发展初期,卡钻塌孔、加砂困难等问题频发,严重影响了煤层气的开发效果。为了提高碎软煤层水平井的成孔率和煤体改造效率、强化顶板水平井抽采工艺,以沁水盆地晋城矿区赵庄井田3号煤层为研究对象,综合利用井田测井信息,提出了一套基于测井信息的顶板水平井煤层气开发优化技术:利用声波测井资料,引入形变系数建立煤系有效应力测井解释公式,修正组合弹簧模型,解释井田X-01V井地应力,并通过井壁应力场分析,结合摩尔库伦理论和拉伸屈服准则,建立了X-01H井井壁稳定评价方法,得到X-01H井水平段安全钻井密度窗口介于1.15~1.81 g/cm^(3);完钻后利用随钻自然伽马数据,绘制X-01H井水平段泥质含量曲线和X-01H水平段与目标煤层相对位置曲线,优选泥质含量小于50%和井眼轨迹距离煤层小于1 m的位置,优化第3压裂段至第6压裂段射孔位置。现场应用效果表明,X-01H井水平段钻井周期为8 d,加砂完成率达110%,目前已累计产气168×10^(4)m^(3),日产气量最高达11000 m^(3)。结论认为,所建立的基于声波测井信息的井壁稳定评价方法+“双曲线”射孔位置优选法,对于指导碎软煤层顶板水平井煤层气开发具有良好的效果。 展开更多

关键词 碎软低渗透煤层 声波测井 地应力 顶板水平井 安全密度窗口 泥质含量 射孔优化 煤层气开发 沁水盆地

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煤层气井地面压裂和井下长钻孔联合抽采技术研究 被引量：9

12

作者 陈召英 郝海金 +2 位作者 郝春生 赵晋斌 田庆玲 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期142-146,共5页

晋城矿区煤层含气量高、渗透率低,单一的地面或井下抽采效果不理想,为使煤矿安全开采,须结合井下长钻孔部署的局部范围卸压增渗的瓦斯预抽技术,使煤层渗透性得到成倍提高。采用微地震法及电位法等人工裂缝监测技术,对试验井压裂的裂缝... 晋城矿区煤层含气量高、渗透率低,单一的地面或井下抽采效果不理想,为使煤矿安全开采,须结合井下长钻孔部署的局部范围卸压增渗的瓦斯预抽技术,使煤层渗透性得到成倍提高。采用微地震法及电位法等人工裂缝监测技术,对试验井压裂的裂缝形态和有效半径进行了评价,以试验区百米钻孔瓦斯流量、瓦斯浓度等相关参数作为考察对象,分析研究了地面压裂与井下长钻孔施工的时空衔接关系。研究结果表明:试验区地面井压裂影响范围呈椭圆区间,长半轴为120~150 m,短半轴为50~80 m,裂缝形态以水平裂缝为主;压裂影响区内百米钻孔瓦斯流量是压裂区外的1.33~17.50倍,瓦斯体积分数平均提高了35%;地面压裂与井下抽采衔接越紧密抽采效果越好,地面压裂施工后优先施工稳定性较好的煤层顶板钻孔,待压裂裂缝与煤体达到新的动态平衡后再施工顺煤层钻孔;综合考虑抽采效果及井下安全,压裂井井底与已掘巷道、已施工钻孔距离150~200 m为宜。 展开更多

关键词 松软低渗煤层 地面井压裂 井下长钻孔抽采 抽采效果 时空关系

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松软煤层水力压裂有效半径影响范围主控因素分析 被引量：8

13

作者 张兆一 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第4期99-103,108,共6页

水力压裂是提高煤层透气性系数的有效途径之一。为了确定松软低透气性煤层压裂水量、压裂时间与其有效半径三者之间的关系,通过数值模拟、现场试验发现:当压裂水量为固定值时,有效半径随着压裂时间的增加而稳定增大,二者呈非线性正比例... 水力压裂是提高煤层透气性系数的有效途径之一。为了确定松软低透气性煤层压裂水量、压裂时间与其有效半径三者之间的关系,通过数值模拟、现场试验发现:当压裂水量为固定值时,有效半径随着压裂时间的增加而稳定增大,二者呈非线性正比例关系;当压裂时间为固定值时,有效半径随着压裂水量的增加呈非线性增大,二者正相关。通过回归分析建立了压裂水量、压裂时间与有效半径的数学关系,得到新景矿3号煤层水力压裂水量与有效半径的拟合关系式,采用试验区域的煤层含水率、瓦斯含量参数进行了考察验证;当压裂水量为73.79 m^(3)时,水力压裂有效半径为51 m左右,压裂时间相对最优。 展开更多

关键词 松软低透气性煤层 水力压裂 压裂水量 压裂时间 有效半径

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近水平上保护层开采覆岩破坏规律数值模拟研究 被引量：7

14

作者 邓玉华 《煤炭工程》 北大核心 2017年第5期87-90,共4页

为确保近水平高瓦斯松软低透煤层安全高效开采,以大湾煤矿西井X10901工作面为研究对象,利用FLAC^(3D)数值模拟软件对上保护层开采覆岩的应力变化规律、破坏情况以及被保护层的变形分布规律进行研究,并结合现场开展了保护效果考察认证。... 为确保近水平高瓦斯松软低透煤层安全高效开采,以大湾煤矿西井X10901工作面为研究对象,利用FLAC^(3D)数值模拟软件对上保护层开采覆岩的应力变化规律、破坏情况以及被保护层的变形分布规律进行研究,并结合现场开展了保护效果考察认证。结果表明:采场周围覆岩在整个开挖过程中经历了由原始应力区转化为应力集中区、卸压区、稳定区和重新压实区的变换过程;上保护层开采所形成的卸压区域随工作面的推进从"V"形过渡至"U"形逐渐增大。经保护层开采后,被保护层的最大膨胀变形量可达12.2mm(相对膨胀变形4.52‰),并在竖直方向上形成了覆岩"三带"分布和底鼓分布;结合现场保护效果考察得知,上保护层开采后被保护煤体得到了充分保护,最大限度地消除了煤与瓦斯突出危险,为矿井安全高效奠定了重要的基础。 展开更多

关键词 近水平煤层 上保护层 覆岩破坏 松软低透煤层 数值模拟

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松软低透煤层随钻水力冲孔钻具研制与应用 被引量：7

15

作者 杨虎伟 董萌萌 朱宁 《煤矿机械》 北大核心 2020年第3期149-152,共4页

针对现有水力冲孔钻具在松软低透煤层造穴施工中存在需2次下钻、劳动强度大、施工效率低、钻杆密封性不好等问题,研制了随钻型水力冲孔钻具,实现了只需下入一趟钻便可同时完成正常钻进和冲孔作业,并在晋煤集团赵庄矿、淮南矿业丁集矿及... 针对现有水力冲孔钻具在松软低透煤层造穴施工中存在需2次下钻、劳动强度大、施工效率低、钻杆密封性不好等问题,研制了随钻型水力冲孔钻具,实现了只需下入一趟钻便可同时完成正常钻进和冲孔作业,并在晋煤集团赵庄矿、淮南矿业丁集矿及阳煤集团新元矿开展了现场试验。试验结果表明:研制的随钻型水力冲孔钻具结构设计合理,压力转换机构工作可靠,密封性能良好,耐压能够达到30 MPa;与常规水力工艺相比,该技术能够减少辅助作业时间,有效降低了工人劳动强度,对松软低透煤层卸压增透作用显著,有效提高了瓦斯抽采效果,具有较高的推广应用价值。 展开更多

关键词 煤矿井下 松软低透煤层 钻冲一体化 随钻水力冲孔 高压密封

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割缝卸压致裂技术在碎软低渗煤层煤巷掘进中的应用 被引量：7

16

作者 周建斌 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第7期191-194,共4页

为解决碎软低渗煤层掘进工作面瓦斯治理难题,采用数值模拟和现场工业性试验的方法对割缝卸压致裂技术的作用原理以及在碎软低渗煤层的适用性进行了研究。数值模拟表明:水力割缝使缝槽周围的煤岩体卸压,应力转移,消除了应力集中区,有利... 为解决碎软低渗煤层掘进工作面瓦斯治理难题,采用数值模拟和现场工业性试验的方法对割缝卸压致裂技术的作用原理以及在碎软低渗煤层的适用性进行了研究。数值模拟表明:水力割缝使缝槽周围的煤岩体卸压,应力转移,消除了应力集中区,有利于煤层卸压增透;现场试验结果表明:割缝深度、宽度分别可达850、43 mm,割缝卸压钻孔的抽采浓度、纯量分别提高至普通钻孔的6.7、10.1倍,割缝卸压致裂后煤体的突出危险性大幅降低约52.71%,水平割缝钻孔与垂直割缝钻孔相间布置的方式能够保证主裂缝的稳定保持。 展开更多

关键词 割缝 卸压致裂 碎软低渗煤层 煤巷掘进 瓦斯治理

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煤层顶板间接压裂裂缝扩展机制及影响因素 被引量：1

17

作者 李勇 陈涛 +1 位作者 马啸天 吴翔 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期171-182,共12页

碎软低渗煤层在我国普遍发育,制约煤层气单井产气量提高和产业发展。间接压裂是通过在邻近层产生垂直裂缝沟通煤层进而实现煤层有效改造的一种压裂方式,可以有效应对钻井塌陷、煤粉产出、压裂液滤失和煤层厚度薄等不利因素。通过间接压... 碎软低渗煤层在我国普遍发育,制约煤层气单井产气量提高和产业发展。间接压裂是通过在邻近层产生垂直裂缝沟通煤层进而实现煤层有效改造的一种压裂方式,可以有效应对钻井塌陷、煤粉产出、压裂液滤失和煤层厚度薄等不利因素。通过间接压裂物理模拟试验和扩展有限元数值模拟分析,揭示煤层顶板间接压裂裂缝扩展影响因素,明确裂缝扩展机制,以期为间接压裂技术提供指导。通过直接压裂煤层和不同起裂位置、垂向应力和施工排量影响下间接压裂试验表明,起裂压力高,更易产生长裂缝,且受原生裂缝影响程度减小;但起裂点距离煤层越远,起裂所需能量越大,高破裂压力会对煤层造成粉碎性破坏;大施工排量下,起裂压力对应升高,起裂时间变短,原生裂缝影响程度变小。考虑地应力、起裂位置、岩石力学和施工排量等参数的数值模拟结果显示,在模型参数设置条件下,最大水平主应力和垂向应力差在<4 MPa,煤层与顶板有效应力差>3 MPa、弹性模量差<15 GPa的地层和岩性组合适合间接压裂,起裂位置距离煤层最优距离为<6 m,施工排量需要根据力学性质、断裂能密度等参数确定最优范围。 展开更多

关键词 碎软低渗煤层 间接压裂 储层改造 裂缝扩展 数值模拟 压裂模拟 地应力

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穿层梳状分支孔煤层段精准水力压裂工程试验 被引量：6

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作者 赵坤 李文 欧聪 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第6期89-95,共7页

为解决穿层梳状分支孔整体水力压裂及分段水力压裂技术存在压裂作业对象偏差大和作业效果不高的问题,开展了穿层梳状分支孔煤层段精准水力压裂试验,试验采用“后退式边施工边压裂”工艺流程完成了1个主孔及4个分支孔的钻进及其煤层段的... 为解决穿层梳状分支孔整体水力压裂及分段水力压裂技术存在压裂作业对象偏差大和作业效果不高的问题,开展了穿层梳状分支孔煤层段精准水力压裂试验,试验采用“后退式边施工边压裂”工艺流程完成了1个主孔及4个分支孔的钻进及其煤层段的精准压裂,总压裂长度248.3 m,总注液量5 730 m3,各孔煤层段起裂压力介于10.6~11.8 MPa,最大泵注压力介于14.9~16.8 MPa。试验结果表明:压裂期间煤层破裂过程表现为“局部结构弱面打开阶段-初始起裂阶段-周期性锯齿微破裂累计阶段-明显破裂阶段”,且随着压裂持续,发生明显破裂时的水体压力在不断的升高,锯齿微破裂累计周期也在不断的加长;相比于压裂前,压裂后煤层平均透气性系数提高至原来14.08倍,钻孔平均流量衰减系数降低至原来0.56倍;相比于前期该巷道同水平控制范围相当的穿层梳状钻孔整体水力压裂试验,此次穿层梳状分支孔煤层段精准水力压裂试验单孔瓦斯抽采体积分数提高了2.7倍,瓦斯抽采纯量提高了11.8倍。 展开更多

关键词 碎软低渗煤层 穿层梳状钻孔 水力压裂 瓦斯抽采 艾维尔沟矿区

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区域性顺层水力造穴卸荷增透特征及其影响因素数值分析 被引量：2

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作者 郭军伟 张浩 +3 位作者 王伟 吕文博 闫晓钰 王穗芳 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第2期292-300,共9页

中国松软低透煤层广泛发育,煤与瓦斯突出灾害严重,而区域性顺层水力造穴技术在此类煤层瓦斯治理方面具有广阔的应用前景。然而,当前对区域性顺层水力造穴的卸荷增透特征及其影响因素的研究不足,严重制约了该技术的工程应用。鉴于此,以... 中国松软低透煤层广泛发育,煤与瓦斯突出灾害严重,而区域性顺层水力造穴技术在此类煤层瓦斯治理方面具有广阔的应用前景。然而,当前对区域性顺层水力造穴的卸荷增透特征及其影响因素的研究不足,严重制约了该技术的工程应用。鉴于此,以新元矿3号煤层区域性顺层水力造穴强化瓦斯抽采为工程背景,基于FLAC^(3D)有限差分软件、Fish编程语言及考虑塑性损伤的渗透率演化模型,对区域性顺层水力造穴过程中四周煤体的卸荷增透特征及其影响因素进行了数值分析。结果表明:区域性顺层水力造穴过程中,四周煤体发生卸荷损伤,煤体渗透率大幅度增加,最大可增加为初始渗透率的467倍;同时,煤体的卸荷增透效果与造穴半径、造穴长度、造穴间距和钻孔间距等因素密切相关;随着造穴半径和造穴长度的增加,单穴的卸荷损伤增透区域逐渐扩大,而造穴间距和钻孔间距的减小将导致相邻造穴洞室之间煤体发生叠加卸荷损伤,其增透效果也将进一步增强。 展开更多

关键词 水力造穴 数值模拟 松软低透煤层 卸荷增透 瓦斯抽采

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淮南矿区松软低透煤层煤层气开发利用技术与思考 被引量：5

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作者 孔祥喜 唐永志 +6 位作者 李平 王传兵 陈建 李琰庆 袁本庆 陈本良 叶敏 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期26-35,共10页

为解决淮南矿区松软低透气性突出煤层群条件下煤层构造复杂、多源瓦斯涌出、抽采流量衰减快、岩巷与钻孔成本高、低(超低)浓度煤层气利用率低等制约煤层气资源高效开发难题,通过分析煤层群条件下保护层卸压井上下立体抽采煤层气开发模式... 为解决淮南矿区松软低透气性突出煤层群条件下煤层构造复杂、多源瓦斯涌出、抽采流量衰减快、岩巷与钻孔成本高、低(超低)浓度煤层气利用率低等制约煤层气资源高效开发难题,通过分析煤层群条件下保护层卸压井上下立体抽采煤层气开发模式,提出较为适用的、与淮南矿区煤层群开采条件下煤与煤层气协调开发模式配套的六大关键技术,即:地面水平分段压裂井煤层气抽采技术,煤层气抽采巷道盾构快速施工技术,井下松软煤层煤层气强化抽采技术,地面采动区井卸压煤层气抽采技术,“以孔代巷”施工技术,低浓度煤层气梯级利用技术。配套关键技术应用表明:形成的碎软煤层顶板水平井分段压裂工艺及精细化排采技术,有效提高煤层气预抽产量;煤矿深井巷道全断面硬岩掘进机大幅提高巷道掘进效率,实现硬岩掘进自动化、少人化;井下水力压裂加砂、超高压水力割缝实现井下大区域卸压增透;Ⅲ、Ⅳ型地面采动区井在煤层群采动卸压瓦斯治理方面可以取代顶板高抽巷,且减少其他措施工程量,减小投入成本和工期;“以孔代巷”技术显著提升了复杂顶板中高位定向钻孔成功质量;低浓度煤层气梯级利用技术大幅减少了煤层气排放量;六大关键技术保障了淮南矿区安全生产,提高了煤、煤层气产量与煤层气利用水平。最后,针对地面水平井水力压裂煤储层改造技术作业成本高、产量低、范围小与采动井存在破断风险、超低浓度煤层气梯级利用规模小等问题,提出了深部煤层气精准地质导向、超大规模高效储层体积改造、抽采效果评价技术、采动区地面井稳定持续抽采技术、井下大面积智能水力化增透技术、“一井多用”协同抽采煤层气技术、全浓度煤层气综合利用技术的发展方向。 展开更多

关键词 松软低透煤层 煤层气 地面水平井分段压裂 采动区地面井 强化抽采 梯级利用 以孔代巷

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