[发明专利]一种煤岩流场原位荧光菌显微示踪方法

说明书

一种煤岩流场原位荧光菌显微示踪方法，属于含瓦斯煤层水力化措施效果评价方法。本发明的显微示踪方法以双波段荧光示踪菌作为示踪介质，以正负压潮汐供给方式完成示踪介质在煤层裂隙的初级分布，借助荧光菌个体小(个体尺寸5μm)并且不可继续分割、特定波长光照射下可被激发荧光、有双波段荧光特征、菌体可通过离心实现浓缩、具备敏感因子自主趋避特性；利用示踪菌自身的敏感因子趋避特征进一步完成菌种在介孔的分布。优点：(1)不会因为煤层水干扰导致示踪介质无限稀释；(2)双波长可被激发荧光特性决定了示踪介质容易被观测，识别敏感度高；(3)介质能够充分的分布在介孔裂隙空间，水力化措施效果评价的敏感度更高。

技术领域

本发明涉及含瓦斯煤层水力化措施效果评价方法，特别是一种煤岩流场原位荧光菌显微示踪方法。

背景技术

水力化措施(水力压裂、煤层注水等)是增加煤岩体透气性、促进瓦斯解吸、提高煤层瓦斯抽采效果的有效技术途径，其具有影响范围大、增透效果显著等优势，广泛应用于低透气性煤层的增透。但是，由于水具有无色无味特征、并且煤岩体不透光，水力化措施技术实施过程中无法明确判定注入水的流动方向、影响范围、及其制约因素，从而导致水力化措施的执行效果具有极大的不确定性和不可控性。

水力化措施效果评价以及目前所采用主要的三种技术方法：

(1)有效浸润范围的含水率测定分析：水力化措施实施后的有效湿润范围、湿润程度及湿润的分布状态是衡量水力化措施的一种关键指标，常规的探测方法是采用煤样含水率增值分析法，即由取样点绘制出沿钻孔周围水分增值分布曲线或区域分布状态图，以此确定整个注水区域煤层的湿润分布状态。但由于煤层水分变化的复杂性，该方法可靠性相对较差。

(2)离子示踪法：将示踪离子与水混合注入煤岩体，在不同点位取样分析样品中示踪离子的含量，并绘制离子浓度分布曲线或区域分布状态图，确定水力化措施的有效范围。但是该种方法伴随注入液在煤层水的稀释与吸附作用下离子浓度逐步降低，同时受煤体元素构成复杂、示踪离子与煤层化学组分的化学反应等因素干扰，离子示踪法存在抗干扰能力弱、受分析设备敏感度影响大等问题；甚至当示踪粒度过度稀释后导致水力化措施远端无法准确测得的难题受当前测试技术限制无法解决。

(3)气体示踪法：该方法与离子示踪法类似，用示踪气体替代示踪离子。通过示踪气体煤岩体中的流动/渗流实现分布。通过分析不同点位样品中示踪气体含量，绘制离子浓度分布曲线或区域分布状态图，确定水力化措施的有效范围。气体示踪解决了煤层水与煤层组分的干扰问题，但是该种方法仍然存在两项技术难题：①煤层气对示踪气体具有稀释和干扰作用，当示踪气体被煤层气过度稀释时，示踪气体的测试分析难度变大，从而降低示踪技术敏感度；②受煤体介孔裂隙空间水封堵效应的影响，示踪气体难以在介孔裂隙空间有效分布，由此气体示踪只能用于大裂隙贯通情况的分析，不适用于水力化措施评价。

综合以上测试技术，水力化测试评价技术普遍存在以下技术难题：

技术难题1：煤层水和煤层气对示踪剂的稀释作用导致示踪干扰因素多，当示踪剂过度稀释时无法利用物理方法富集，致使难以测得，从而降低示踪技术敏感度。

技术难题2：受煤体介孔裂隙空间水封堵效应的影响，无论离子示踪还是气体示踪，示踪剂难以在介孔裂隙空间有效分布。

迫切需求一种新的示踪技术解决以上技术难题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种可靠性高、辨识度高、操作简单、成本低廉的一种煤岩流场原位荧光菌显微示踪方法；解决为提高水力化措施效果评价需要解决的技术难题。

技术方案：本发明的目的是这样实现的，本发明的一种煤岩流场原位荧光菌显微示踪方法，利用荧光菌为示踪介质，借助荧光菌个体小(个体尺寸5μm)并且不可继续分割、特定波长光照射下可被激发荧光、有双波段荧光特征、菌体可通过离心实现浓缩、具备敏感因子自主趋避特性。