[发明专利]一种煤矿井下受限空间加砂压裂系统及压裂方法

说明书

本发明公开了一种煤矿井下受限空间加砂压裂系统及压裂方法，加砂压裂系统，包括供水系统、混砂系统、压裂系统和高压管汇；还包括用于提供压裂液基液的基液供液系统和静态混合器，基液供液系统连接在混砂系统的进口端；所述静态混合器连接在混砂系统的出口端。压裂方法基于压裂系统实施，并采用即用即配型的小分子粘弹性清洁压裂液作为压裂基液。本发明的有益效果是，压裂系统结构简单、布局紧凑，特别适用于井下空间狭长受限环境；压裂方法充分利用系统布局紧凑的特点，且压裂增透效果好。

技术领域

本发明属于煤层气开发领域，具体涉及一种煤矿井下受限空间加砂压裂系统及压裂方法。

背景技术

在煤矿领域，以水力压裂为代表的水力化措施被广泛应用于煤（岩）层增透，以提高煤层瓦斯的抽采效果。鉴于煤矿井下煤（岩）层压裂环境的特殊性，本申请人曾提出了如何解决上向钻孔的加砂压裂方案，该方案已于2019年5月6日向中国国家知识产权局申请了专利，该申请的公开号为CN110005393A，公开日期2019年7月12日。该方案通过采用大比重溶液携带小比重支撑剂的方法解决了上向钻孔支撑剂下沉问题，其压裂液在井下的现场配液池里通过粉剂原料加清水搅拌混合的方式现场配制。在实际应用过程中，申请人发现该方案还具有一定的局限性。一是配液池需求空间过大，若压裂区域无类似于绕道、钻场等空间，则无法修筑配液池，压裂系统现场实用性不佳；二是由于井下巷道环境潮湿，配液前期粉剂遇水汽结坨后，需要人工使用筛子筛分，只有筛分后粒度充分小的粉剂搭配风枪搅拌才能与清水充分融合，作业人员劳动强度大、工具多、人员数量多；配液后期随着压裂液浓度升高，粉剂溶解性差，容易出现絮状物，与低密度压裂砂混合容易集结成坨，通过系统阻力增大，通过性较差，增大了水泵、压裂泵组及整个系统运行负荷。尽管目前市面上出现了一种即用即配型压裂液基液，其为一种小分子粘弹性清洁压裂液，遇水10秒内分散溶解，具有低粘度高携砂性能，破胶彻底，对煤层无吸附伤害，可以即时调整浓度，改变压裂液粘度，满足不同砂比携砂性能要求。即用即配型压裂液基液可解决粉剂原料后期增大系统运行负荷问题，但因配液池导致的作业空间受限问题需要进一步解决。

发明内容

本发明的第一目的就是针对现有技术中煤矿井下加砂压裂系统占用空间大的不足，提供一种煤矿井下受限空间加砂压裂系统，该系统利用混砂系统的抽吸功能，抽吸清水和即用即配型基液，利用静态混合器将清水、基液和支撑剂在管路中直接充分混合后供压裂系统使用，从而取消了配液池，以及专门的配液工作。可有效节省空间，以适用于空间受限的井下环境，拓宽了应用范围，显著减少了压裂准备工作量，节省了人力，并提高了压裂效率。本发明第二目的是基于前述装置提供一种适用于上向钻孔的加砂压裂方法，相较于清水压裂技术，可以对压出的裂缝进行支撑，维持较好的瓦斯运移通道，提升瓦斯抽采效果，且该方法节省了人力成本，提高了压裂效率。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种煤矿井下受限空间加砂压裂系统，包括供水系统、混砂系统、压裂系统和高压管汇；还包括用于提供压裂液基液的基液供液系统和静态混合器，所述供水系统和基液供液系统连接在混砂系统的进口端；所述静态混合器连接在混砂系统的出口端。

采用前述方案的本加砂压裂系统，利用混砂系统的抽吸功能，抽吸清水和即用即配型基液，利用静态混合器将清水、基液和支撑剂充分混合后供压裂系统使用，与现有井下建造配液池和用粉剂现场配制压裂液相比，取消了配液池，以及专门的配液工作，且盛装容器体积远远小于配液池。可有效节省空间，以适用于压裂区域无类似于绕道、钻场等空间受限的井下环境，拓宽了应用范围，显著减少了压裂准备工作量，节省了人力，并提高了压裂效率。