[发明专利]煤岩煤样包覆型水泥靶多脉冲压裂地面模拟实验方法

说明书

煤岩煤样包覆型水泥靶多脉冲压裂地面模拟实验方法，先设计煤层气煤岩包覆型水泥靶装置I和煤层气多脉冲压裂装置II，再进行组装，最后清理场地，进行电子点火线起爆，通过径向泄气孔定向泄气产生高压脉冲压力作用于煤层气煤岩包覆型水泥靶装置I，煤层气煤岩试验靶快速启裂裂缝并延伸裂缝，且裂缝随机产生3～6条裂缝，清晰规整，包覆的煤岩并未破碎，裂缝界面反映十分清晰；P‑t曲线完整，很好的反映出压力随时间的动态作用过程，完成了大尺寸多脉冲压裂激励煤层气煤岩的实验靶试验，证明高能气体压裂能够使煤岩产生裂缝，同时也说明在煤层气井采用高能气体多脉冲压裂可以随机在煤层中产生多条裂缝。

技术领域

本发明涉及煤层气压裂开发的增产技术，特别涉及一种大尺寸煤气层的煤岩煤样包覆型水泥靶多脉冲压裂地面模拟实验方法。

背景技术

针对我国煤层气煤层的地质具有低压、低渗、低孔的特征及煤层气吸附性强的开发难题，开展了把高能气体多脉冲加载压裂用于煤层气开发技术研究与探索。近多年来煤层气高能气体多脉冲压裂技术得到进一步试验和应用，取得初步效果，但在作用机理及效果评价方面还需要进一步加强，尤其在作用机理的试验与认识进一步开展实验研究方面还处于探索阶段。结合前期煤气层多脉冲压裂实验设计模型与方法，进行煤气层小尺寸实验煤样的试验模型设计，并进行了部分煤气层试制煤样多脉冲压裂模拟试验，其实验方法是首先直接在煤岩进行钻孔，采用多脉冲压裂火药直接放置孔内进行多脉冲压裂实验。通过这类实验发现在地面煤岩靶中无论药量控制多少，试验煤岩几乎完全破碎，完全没有形成多裂缝状态，难以准确反映裂缝形态及实验效果，难以进行作用机理方面分析研究。

发明内容

为了克服和解决煤层气煤岩多脉冲压裂实验机理研究的问题，本发明的目的在于提供采用大尺寸煤气层的煤岩煤样包覆型水泥靶进行多脉冲压裂地面模拟的方法，研究分析大尺寸煤气层煤岩产生多裂缝形态的形成机制及松弛地应力机理，完善与优化煤层煤岩样多脉冲压裂合理组配的设计试验方案；为煤层气煤层多脉冲压裂造缝机理研究奠定基础。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

煤岩煤样包覆型水泥靶多脉冲压裂地面模拟实验方法，包括以下步骤：

步骤一、设计大尺寸多脉冲压裂激励煤层气煤岩的实验靶，实验靶包括煤层气煤岩包覆型水泥靶装置I和煤层气多脉冲压裂装置II；

所述的煤层气煤岩包覆型水泥靶装置I设计步骤包括：

(1)确定好煤层气煤岩煤样7，煤样尺寸不小于300×100×200mm；

(2)筛选包覆型水泥靶的材料配比组成，混凝土6所用水泥：干河砂：水质量比为(0.8～1.5)：(1.5～2.5)：(0.4～0.6)；

(3)制作煤岩煤样包覆型水泥靶厚度为300～600mm，模拟靶浇筑制作时将煤层气煤岩煤样7包覆镶嵌于水泥靶中，制作大型模拟水泥靶，并标记煤岩煤样7在水泥靶中三维位置；

(4)混凝土靶浇筑成型后保持24小时，在靶面上加入清水；温度高于0℃度，养护28天，在养护期内，靶面清水高度不应小于50mm；

所述的煤层气多脉冲压裂装置II包括钢制泄气管3，钢制泄气管3内置起爆装置2，起爆装置2一端连接电子点火线1，另一端通过铝制中心传爆管体14连接压裂药12，铝制中心传爆管体14内部放置辅助点火药13，钢制泄气管3末端连接堵头11构成钢制泄气管管内密封；所述的钢制泄气管3上通过金属钻头开有至少一排径向泄气孔9，泄气孔设置方式与所试验煤岩煤样形态相匹配，所述钢制泄气管3外壁连接铜柱测压装置4和传感器测试P-t装置15；