[发明专利]基于电阻率的水力压裂盲区探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层水力压裂盲区的探测方法，尤其适用于煤岩地球物理探测时使用的基于电阻率的水力压裂盲区探测方法。

背景技术

随着煤矿开采深度的增加，煤层瓦斯压力及含量逐渐增大，加之我国煤层多为低透气性、高瓦斯含量煤层，煤炭资源开采过程中的瓦斯突出和瓦斯爆炸等灾害严重威胁着矿井的安全生产。水力压裂能够增加煤体的渗透率，提高瓦斯抽放率，在国内外低透高瓦斯煤层中应用较多。一般情况下，水力压裂有效影响范围内的煤体结构发生明显改变，孔隙率增长显著，但由于煤体具有非均质性和各向异性等特点，往往会在有效影响范围内存在结构没有发生明显变化的完整区域，这些区域即为水力压裂盲区，盲区内瓦斯含量高，在煤体开采过程中成为了威胁矿井安全生产的危险源，因此，对水力压裂盲区进行探测具有重要意义。

目前，对水力压裂盲区的探测方法主要为现场钻孔法，需施工多个钻孔以探测盲区的位置及大小，这种方法表现为接触式的“点探测”形式，无法实现水力压裂影响范围内的无死角的“全面探测”，并且钻孔探测方法存在工程量大、耗时长和危险性高的问题。

一些学者提出利用直流电法、微震和电磁辐射等地球物理方法测量水力压裂的影响范围，但在水力压裂盲区探测方面尚没有地球物理方法应用的报道。

发明内容

本发明为解决目前煤层水力压裂盲区探测方法中的不足，提供一种操作简单、工程量小的基于电阻率的水力压裂盲区探测方法。

为实现上述目的，本发明的基于电阻率的煤层水力压裂盲区探测方法，利用电法仪、水力压裂设备和微机，其特征在于步骤如下：

a.在巷道顶部的煤层中布置压裂钻孔，以压裂钻孔为对称中心，在压裂孔所在水平面内，距离底板在1.2m～1.5m处在煤层煤体中等距离横向设置多个电极，所述电极沿巷道走向均匀布置；

b.将所有电极通过多芯电缆与电法仪相连接，并将多芯电缆整理平直沿巷道顶板固定；

c.启动电法仪，电法仪通过设在煤体中的电极测量煤层的电阻率ρ，测量时间为1小时，并将数据通过数据传输线发送给微机保存测量数据；利用微机计算两两相邻的电极之间的所有电阻率，选择其中最小电阻率记为ρ_min；

d.启动水力压裂设备对压裂钻孔实施水力压裂；

e.水利压裂结束后，再次启动电法仪，通过设在煤体中的电极测量此时煤层的电阻率ρ'，并将检测数据通过数据传输线发送给微机保存；

f.利用微机计算水力压裂两两相邻电极之间煤层煤体的所有电阻率ρ"，并依次与压裂前的最小电阻率ρ_min进行比较：如果ρ"≥ρ_min，则判定此处两两相邻的电极之间煤层煤体为压裂盲区；如果ρ"＜ρ_min，则判定此处相邻电极间的煤体没有压裂盲区，重复上述步骤从而确定整个压裂区域的盲区位置和范围；

g.若检测区域内存在压裂盲区，则启动水力压裂设备对压裂钻孔再次实施水力压裂和测量该区域的电阻率，重复上述步骤，直至整个检测区域没有压裂盲区；

h.若检测区域内不存在压裂盲区，则将电极取出随同电法仪、电缆等设备移至另一处煤体，施工压裂钻孔并重新布置电极，重复上述步骤，直至完成整个煤层煤体的水力压裂盲区检测。

所述的电极为圆锥形，直径为1cm～1.5cm，长度为10cm～15cm，电极垂直插入煤体，插入深度为15cm～25cm。所述的电法仪型号为WBD。所述的多个电极相互间隔距离为3m～5m，通过调节电极的位置，即可实现对煤体不同区域的探测。

有益效果：

(1)本申请通过使用电法仪对煤体的电阻率进行测量，利用煤体具有一定的电阻率，水力压裂后煤体的电阻率降低，而水力压裂盲区煤体的电阻率没有明显变化的特性，通过比较钻孔压裂前后的电阻率从而快速判断出两个相邻电极之间的煤层是否出现煤体的水力压裂盲区；

(2)通过改变电极的位置，能够对不同区域的电阻率进行测量，使用多个电极可实现对井下多区域的水力压裂盲区进行探测；

(3)本方法简单，操作便捷，能有效降低盲区探测成本。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明的电法仪探测示意图。

图2中：1-顶板，2-煤层，3-巷道，4-底板，5-电极，6-多芯电缆，7-电法仪，8-压裂钻孔，9-水力压裂设备，10-数据传输线，11--微机。

具体实施方式