一种穿层钻孔水力冲孔增透效果定量评价方法

ChuPeng 通过ChuPeng

一种穿层钻孔水力冲孔增透效果定量评价方法

研究背景

我国煤炭资源丰富,煤层瓦斯作为煤的伴生产物在煤层中广泛存在,瓦斯事故成为制约煤矿安全生产的重要原因。瓦斯抽采是解决瓦斯事故的主要方法,同时可以使煤层气得到利用。然而,我国的煤层渗透率普遍很低,瓦斯抽采十分困难,因此抽采时必须采取措施提高煤层渗透率。

水力冲孔技术是煤矿常用的有效增透手段,由于其操作简单、适用性强,近些年来在各煤矿得到了广泛应用。施工瓦斯抽采钻孔深入煤层内部后,在孔内利用高压旋转水射流冲出大量煤体及瓦斯,形成直径较大的卸压洞室,为煤体膨胀变形和瓦斯解吸积聚提供充分空间,在洞室周围煤体形成裂隙网络,从而达到提高煤层渗透率和强化抽采的目的。

准确获知冲孔后煤体的渗透率分布,是进行水力冲孔强化瓦斯抽采设计的重要基础。然而,由于钻孔周围煤体破坏形式不同,冲孔后钻孔周围煤层渗透率呈非均匀分布,靠近钻孔渗透率最大,随着距钻孔距离增加渗透率逐渐降低直至原始值。现有手段无法直接测定冲孔后非均匀分布的渗透率和增透范围,通过数值模拟分析钻孔周围应力分布是目前最常用的煤层冲孔增透效果评价方法。数值模拟方法是通过理论分析建立冲孔后的渗透率数学模型,然后利用数值仿真软件解算得到煤层渗透率分布,但其缺陷是需要获得准确的煤层地应力分布与煤层力学参数,而煤层地应力和力学参数测定较为复杂,现场难以实施,若使用两者的估算值将大幅增加评价误差。

研究思路

本发明的目的是提供一种穿层钻孔水力冲孔增透效果定量评价方法,不需要获知煤层地应力和力学参数,本发明使用等效渗透率和等效增透半径表征冲孔后钻孔周围非均匀分布的渗透率,表征方式简洁明了,利于不同钻孔设计之间的增透效果对比分析;等效渗透率通过径向流量法现场测定,施工操作简单,等效增透半径由配套的软件计算并匹配实测流量得出,方便快捷、结果可靠;本方法不需要测定煤层的地应力和力学参数,实施简单,方便工程现场的应用。

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