为达到最佳压裂消宊效果, 在实施水力压裂措施时, 最重要的是各项参数选择, 包括压裂孔布置方式、压裂孔孔深、封孔深度、压裂时间以及压力等。本文论述了大众公司在12051工作面下顺槽进行的方案研究。
12051工作面下顺槽为煤巷掘进头布置7个压裂孔, 压裂孔孔径Φ89mm, 沿巷道掘进方向施工, 1～4#压裂孔长度60m～70m, 封孔长度30m;5～9#压裂孔长度60m, 封孔长度30m;8#、9#压裂孔为切眼压裂孔。
采用压裂专用化学材料充填封孔 (A、B封孔剂混合) , 专用封孔泵注浆完成, 原则上封孔长度为30m, 具体长度依据钻孔长度而定。
注水压力是所有水力化措施中的重要参数。若注水压力过低, 不能压裂煤体, 煤层结构不会发生明显的变化, 相当于低压注水湿润措施, 短时间内注水起不到卸压防突的作用;若注水压力过高, 导致煤体在地应力和水压综合作用下迅速变形, 若操作不当, 可能诱发事故。因此, 合理的注水压力应该能够快速、有效破裂松动煤体, 进而改变煤体孔隙和裂隙的容积及煤体结构, 排放煤体瓦斯, 达到消突的目的。水力压裂注水压力根据地应力和瓦斯压力, 以及煤体受采动影响应力重新分布的规律。
压裂时间与注水压力、注水量等参数密切相关, 注水压力、流速不同, 相同条件下达到同样效果的注水时间也不同。注水过程中, 煤体被逐渐压裂破坏, 各种孔裂隙不断沟通, 高压水在已沟通的裂隙间流动, 注水压力及注水流量等参数不断发生着变化, 注水时间可根据注水过程中压力及流量的变化来确定, 当注水泵压降为峰值压力的30%左右, 可以作为注水结束时间, 压裂时间在2h左右。
2011年2月份以来共在12051下顺槽掘进工作面压裂3次。压裂效果考察如下。
压裂后瓦斯抽采测量工作于3月19日开始。压裂后针对12051工作面下顺槽未受到压裂影响的1#钻场与受到压裂影响的6#钻场进行对比, 瓦斯抽采数据如表1、2所示。
由上面两组钻场抽采数据可以发现, 未受到压裂影响区域钻场抽采浓度及流量较低, 而受到压裂影响区域的钻场瓦斯浓度、流量大幅提高, 日抽采纯量整体提升约8倍。
经大众矿实施水力压裂实验证明, 掘进工作面前方压裂增透区域的煤体得到了有效卸压, 透气性大幅度提高, 瓦斯得到释放, 瓦斯抽采浓度大幅度提高, 抽采瓦斯纯量提高近8倍, 突出危险性大大降低, 煤尘含量降低。
在大众矿的初步试验结果, 使我们看到了解决低透气性难抽采煤层技术难题新的突破方向, 这一技术不但极大降低区域消突成本, 同时由于高压水介质的水化作用, 将会产生消突、降尘、改善采掘工作面支护等多重技术效用。
摘要：为达到最佳压裂消宊效果, 在实施水力压裂措施时, 最重要的是各项参数选择, 包括压裂孔布置方式、压裂孔孔深、封孔深度、压裂时间以及压力等。
关键词：水力压裂,施工,方案,研究
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