[发明专利]一种用于渗透各向异性本煤层瓦斯保压驱替抽采方法

说明书

本发明涉及煤层瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种用于渗透各向异性本煤层瓦斯保压驱替抽采方法，包括：基本参数测定步骤：测定煤层原始瓦斯压力P1与最佳煤层瓦斯压力区间【P2，P3】；钻孔设计施工步骤：所述钻孔包括保压钻孔、压力监测钻孔和抽采钻孔；孔口装置安装与抽采操作步骤：安装孔口装置，关闭所有截止阀，根据煤层原始瓦斯压力P1与最佳煤层瓦斯压力区间【P2，P3】的关系操作进行抽采，并在抽采的过程进行保压。本发明可以实现煤层瓦斯的快速高效深度抽采，促使煤层瓦斯快速地实现抽采达标，为煤层安全快速回采提供有力的技术保障，解决了现有技术难以实现高效抽采的技术问题。

技术领域

本发明涉及煤层瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种用于渗透各向异性本煤层瓦斯保压驱替抽采方法。

背景技术

目前，针对本煤层瓦斯抽采钻孔，在设计布置时主要考虑目标煤层厚度、硬度、走向、倾角、结构、顶底板岩性条件、煤层瓦斯目标抽采范围、钻孔排水排渣及巷道布置情况等因素，而之所以考虑这些因素主要是为了有针对性的采取相应的措施及技术方案确保钻孔的成孔率、钻孔能够打到目标位置及目标深度、钻孔的畅通性，但并不能有效实现煤层瓦斯的高效深度抽采。所谓高效深度抽采，主要是指采取合理的钻孔布孔及抽采工艺技术体系，实现本煤层瓦斯抽的快、抽的多。要想实现本煤层瓦斯抽的快、抽的多，主要受限于特定地质条件下煤层孔裂隙结构及煤层流体(瓦斯)压力，其中煤层孔裂隙结构提供瓦斯运移的通道，煤层流体(瓦斯)压力提供瓦斯运移的动力源。

在特定矿区地质构造下，煤层所受应力状态是特定的，当应力作用于煤层时，应力主要由两部分承担，一部分是由煤层基质骨架所承受的煤层骨架压力，另一部分是由煤层孔裂隙内流体所承受的煤层流体压力，对于弱含水煤层，煤层流体压力主要为煤层瓦斯压力。当煤层外在应力环境一定时，煤层骨架压力和煤层流体压力呈现出此消彼长的关系，也即，当煤层流体压力降低时，煤层骨架压力增大，当煤层流体压力增大时，煤层骨架压力降低。在煤层中定向顺层钻孔后，由于钻孔的泄压作用，在钻孔周围一定半径范围内会形成径向压力梯度，钻孔周围一定半径范围内的煤层瓦斯便会在压力梯度的作用下沿着煤层孔裂隙逐渐向钻孔运移，运移到钻孔内的煤层瓦斯便会在孔口抽采负压的作用下被抽出。但是，随着煤层瓦斯的不断抽出，煤层内的煤层瓦斯不断减少，导致煤层瓦斯压力逐渐降低，煤层骨架压力逐渐增大，其结果便是钻孔周围一定半径范围内的煤层孔裂隙在煤层骨架压力的作用下逐渐被压缩闭合，煤层瓦斯运移通道逐渐减少、运移阻力逐渐增大、运移动力逐渐不足、钻孔瓦斯流量逐渐衰减，直到煤层瓦斯压力不足以克服瓦斯运移阻力时，煤层瓦斯便停止运移，导致煤层瓦斯失去可抽采性，最终结果便是定向顺层钻孔在很短的时间内便失去了作用，而煤层瓦斯并没有大量的被抽出，这是目前定向顺层钻孔本煤层瓦斯抽采存在的第一个问题。

煤层在沉积盆地中因沉积作用形成以后，在漫长的地质历史时期，随着数期构造运动经历了复杂的地质构造演化过程，煤层所在矿区现今所呈现的地质构造环境是复杂地质构造演化的最终产物。我国地质构造环境复杂，不同的矿区、不同的含煤盆地拥有明显各异的地质构造演化历史及地质构造特征，最直接的便是不同的矿区、不同的含煤盆地拥有明显各异的构造应力环境。对于特定应力环境下的煤层来说，随着三大主应力(X轴、Y轴、Z轴三个方向的应力)特征的不同，当煤层流体压力一定时，在三大主应力方向上，煤层承受的弹性力(煤层骨架应力)有所不同，导致的结果便是，在特定煤层流体压力下，在三大主应力方向上，煤层孔裂隙具有不同的渗流能力，其中必然存在一个最优渗流方向。然而，目前本煤层瓦斯抽采定向顺层钻孔的设计布置及抽采技术模式并没有考虑到这一点，造成定向顺层钻孔本煤层瓦斯抽采具有一定的盲目性，同时也造成本煤层瓦斯难以高效深度抽采，这是目前定向顺层钻孔本煤层瓦斯抽采存在的第二个问题。

发明内容

本发明提供一种用于渗透各向异性本煤层瓦斯保压驱替抽采方法，解决了现有技术难以实现高效抽采的技术问题。

本发明提供的基础方案为：一种用于渗透各向异性本煤层瓦斯保压驱替抽采方法，包括：

S1、基本参数测定步骤，所述基本参数测定步骤包括：