[发明专利]一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法

说明书

本发明涉及一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法，属于煤矿井下瓦斯灾害治理领域，包括：S1：在底抽巷施工多个穿层钻孔作为水力压裂孔；在每个压裂孔之间循环注水压裂，形成拉链式压裂；压裂时按照前置液‑顶替液的顺序，前置液与顶替液用不同种的压裂液，随同压裂液压入压裂孔；S2：压裂孔两侧各施工一组定向孔，定向孔旁布置若干组考察孔；S3：水力压裂结束一段时间后对压裂孔放水卸压，对压裂孔、定向孔及考察孔联网抽采瓦斯，记录瓦斯抽放浓度和纯量，测定考察孔含水率及瓦斯含量，考察瓦斯抽采达标情况及压裂影响范围。本发明提高了瓦斯钻孔瓦斯抽采效率和浓度，缩短瓦斯抽采达标时间，避免常规水力压裂出现应力集中，顶板垮落。

技术领域

本发明属于煤矿井下瓦斯灾害治理技术领域，涉及一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法。

背景技术

瓦斯灾害是井下煤矿开采的主要动力灾害之一，目前瓦斯治理的主要方法是瓦斯抽采的方式，我国煤层的透气性显著低于世界主要产煤国家，而且随着开采深度的加大，井下煤层瓦斯含量、压力及地应力显著增大，开采之前的瓦斯治理难度进一步加大，煤矿瓦斯灾害已然成为制约煤矿安全高效生产的主要因素之一。通过钻孔进行瓦斯抽采是瓦斯治理的根本性措施。但是，根据现场实践证明，单纯地依靠钻孔抽采瓦斯有效影响范围小，瓦斯抽采浓度和抽采纯量低，钻孔工程量大，而且抽采时间长，已经不能适应煤矿生产的需要。

随着瓦斯治理技术的进步，低透气煤层卸压增透技术得到了长足的发展，对于瓦斯难抽煤层来讲，诸如水力压裂、水力割缝、水力冲孔和二氧化碳爆破等技术在低透气性煤层中起到了很好的应用效果。这些技术在改变煤层物理力学性质，改善瓦斯流动，促进了瓦斯的高效抽采。在诸多的卸压增透技术中，水力压裂以其增透范围广、增透效果明显且成本相对低廉，在国内多个煤矿运用并取得了良好的效果。常规的水力压裂技术可用于埋深较浅的煤层，但是对于深部煤层，由于压裂时起裂压力高，注水压力需进一步加大，水力压裂在运用中会出现诱导煤与瓦斯突出、应力集中、顶板下沉及压裂效果差等一系列问题。

对于井下深部低透气性煤储层，常规的水力压裂存在着裂隙闭合时间短、应力集中、安全系数低等问题，因此，在常规水力压裂技术的基础上，本专利提出了一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法，强化瓦斯抽采。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于针对井下深部低透气性煤储层采取常规水力压裂出现裂缝闭合时间快、应力集中及易导致二次灾害等问题，最终影响煤矿整体性安全及压裂效果，本发明提供了一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种井下深部低透气性煤储层的水力压裂方法，包括以下步骤：

S1：选择一个深部煤层水力压裂地点，在井下煤层采用穿层或者顺层钻孔的方式作为水力压裂孔；在每个压裂孔之间循环往复地进行注水压裂，形成拉链式的压裂方式；注入过程采用交变流量的方式进行，每次对压裂孔进行压裂时均按照前置液-顶替液的顺序进行水力压裂，所述的前置液与顶替液采用不同种的压裂液，随同压裂液压入压裂孔；

S2：在每个压裂孔两侧各施工一组定向孔，并在定向孔旁边布置若干组考察孔；

S3：水力压裂结束一段时间后打开泄压阀，对压裂孔进行放水卸压，对压裂孔、定向孔及考察孔进行联网抽采瓦斯，每天记录瓦斯抽放浓度和纯量，并且对考察孔进行取样，测定含水率及瓦斯含量，考察瓦斯抽采达标情况及压裂影响范围。

进一步，步骤S1中，所述前置液采用清水、有机盐、表面活性剂及阻燃剂配比而成，表面活性剂采用阴离子型表面活性剂，前置液组成为95％清水+4％表面活性剂+0.5％无机盐

+0.5％阻燃剂；顶替液则采用清水进行压裂。