魚田堡煤礦高壓壓裂總結-

1、魚田堡煤礦高壓水力壓裂煤層增透技術總結1、壓裂區(qū)域概況1. 1巷道布置此次壓裂的煤層為作為礦井保護層開采的5#煤層,該煤層頂底板巖性產狀、分類、頂底板巖性等詳見圖1、2。5#煤層(f=0.20.46 圖1 壓裂區(qū)域5#煤層結構圖 圖2 壓裂區(qū)域5#煤層綜合柱狀圖根據礦井實際條件,壓裂地點選在34區(qū)-350m西抽放巷道距34區(qū)-350m抽放巷道斷面圖凈高2.5m,采用錨桿支護,詳見圖3。 圖3 巷道斷面布置圖34區(qū)-350m西抽放巷道對應工作面為3504W4段,該工作面區(qū)域5#煤層埋深約為660m。該工作面位于井田三水平四區(qū),上接3504W3段工作面(回采中,下接4504W1段工作面(未開采,東

2、鄰3504E4段工作面(3504E4段機巷工作面擬進場作業(yè),西面為礦井井田邊界。目前,該抽放巷道大部分區(qū)域已施工機巷條帶預抽鉆孔及“31.5MPa”泵壓系統(tǒng)的水力壓裂試驗鉆孔,本次水力壓裂區(qū)域選定為未施工任何鉆孔且能滿足高壓水力壓裂要求的剩余段抽放巷道內。2、壓裂鉆孔施工及封堵2.1壓裂鉆孔施工鑒于34區(qū)-350m西抽的實際條件,在壓裂區(qū)域內共施工壓裂鉆孔2個,壓裂區(qū)域內或以外的鉆孔作為壓裂時的觀察孔進行使用。壓裂鉆孔均采用水式排渣、取芯工藝進行鉆進,其中壓裂1#孔孔徑為90,而壓裂2#孔孔徑為75,目的為了通過鉆孔孔徑大小比較鉆孔的抽放效果。每個鉆孔見煤后,及時派專人進行取樣,并按壓裂方案測

3、定相關數據。壓裂鉆孔竣工參數詳見表1。表1 壓裂鉆孔竣工參數表 2.2壓裂鉆孔封孔鉆孔封孔是否嚴實、牢固且抵抗力強是高壓水力壓裂能夠取得成功的關鍵因素之一,因此魚田堡煤礦在地面采取模擬井下封孔程序及壓裂鉆孔傾角進行了壓裂封孔試驗,此次封孔試驗歷時20天,共計7次試驗,其中模擬鉆孔12個,從封孔效果的相互比較最終得出,水泥砂漿比例為水泥(425#:石膏:水=7:1:7.5(體積比,在該比例配比下砂漿凝固后成型效果相對最好,且通過井下兩次水力壓裂驗證,該封孔方式完全能滿足魚田堡煤礦進行壓裂的需要。(1封孔方式及工藝鉆孔孔口段約1m孔段采用人工進行封孔,封孔材料為馬麗散或黃泥+木楔等。其余孔段采用機

4、械方式進行封孔,封孔材料為425#普通硅酸鹽水泥與石膏粉及水(比例=7:1:7.5,封孔長度應根據壓裂鉆孔的長度進行確定,具體為鉆孔封至煤巖交接面,詳見圖7。 圖7 壓裂鉆孔封孔示意圖3、井下水力壓裂概況魚田堡煤礦井下共實施高壓水力壓裂兩次,詳見表2:表2 魚田堡煤礦井下高壓水力壓裂概況表 4、壓裂鉆孔抽放效果對壓裂鉆孔進行壓裂結束后,待孔內壓力降至“0”MPa時,派專人對壓裂鉆孔實施放水泄壓工作。其中,1#壓裂鉆孔放水時間共計3小時,放水時該鉆孔有瓦斯噴出;2#壓裂鉆孔放水時間共計0.5小時,放水時鉆孔內瓦斯現象不明顯。鉆孔放水泄壓工作結束后,隨即對壓裂鉆孔實施抽放,壓裂鉆孔抽放參數詳見表3

5、。表3 壓裂鉆孔抽放參數表 5、壓裂效果考察為了更進一步考察壓裂效果及影響范圍,分別在距壓裂1#孔以東及以西60m各施工了一組考察鉆孔,鉆孔控制范圍為巷道輪廓線以上40m、以下10m,其抽放效果詳見表4。表4 孔號 負壓 （KPa） 壓裂考察鉆孔抽放參數表 濃度 （%） 累計抽 抽放 抽放純 放 天數 量（m3/min） 3 量 （m ） (d 0.034 0.088 0.040 0.091 10553 116 最新抽放數據 （4.19 日測試） 濃度 純量 （%） （m3/min） 72 0.062 考察孔 一組 考察孔 二組 2 寸流量 計 2 寸流量 計 2060 4089 2060 5

6、395 8605 103 75 0.047 將所有壓裂孔及考察孔采用獨立的抽放系統(tǒng)（主管路 4 寸）進行抽放后， 其抽放效果詳見表 5。 表5 孔號 負壓 （KPa） 濃度 （%） 壓裂抽放參數表 累計抽 抽放 抽放純 放 天數 量（m3/min） 3 量 （m ） (d 0.219 0.362 37690 94 最新抽放數據 （4.5 日測試） 濃度 純量 （%） （m3/min） 67 0.282 4 寸流量計 2060 2465 6、壓裂瓦斯抽采效果對比 34 區(qū)-350m 水平西硅抽巷 518.5m 至 686.3m 范圍內壓裂 2 個鉆孔，自 2012 年 10 月 31 日2013

7、 年 4 月 19 日止共抽 采瓦斯 174 天，瓦斯抽采濃度 46100%，負壓 3056KPa， 壓差 28mm 水柱，平均單孔瓦斯抽采純量 0.1305m3/min （187.95m3/d） ，抽采瓦斯總量為 32704m3。 34區(qū)-350m西硅抽巷水力壓裂瓦斯抽采濃度變化曲線 120 100 80 60 40 20 0 濃度（%） 壓1 壓2 5 20 35 50 65 80 95 110 125 140 155 抽放天數（d） 34區(qū)-350m西硅抽巷水力壓裂瓦斯抽采純量變化曲線 抽放純量（m³/min） 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 壓1 壓2 5

8、110 125 140 155 抽放天數（d） 34 區(qū)-350m 西硅抽巷水力壓裂目標為 3504W4 段機巷工 作面，主要治理掘進條帶瓦斯，該工作面走向長度約 670m， 傾斜長約 75m，平均煤厚 1.5m，原始瓦斯含量 17m3/t，若單 獨考慮壓裂影響范圍內的瓦斯賦存情況，則該范圍內瓦斯總 量 449284.5m3 （不考慮附近瓦斯移動量） ，殘余瓦斯含量 15.373m3/t。若以目前壓裂孔以及考察孔的抽放效果做計算， 在壓裂影響范圍內沿走向每隔 10m 布置一組抽放鉆孔進行 抽放，預計還需抽放 130 天瓦斯總量約為 194857.3m3，就能 170 20 35 50 65 8

9、0 95 170 達到殘余瓦斯含量小于 8m3/t 的作業(yè)要求。 通過水力壓裂鉆孔與割縫鉆孔以及普通鉆孔的抽放情 況比較，水力壓裂鉆孔抽采達標時間為水力割縫鉆孔的十分 之一，為普通鉆孔的二十分之一。 抽采濃度對比表 100 90 80 抽放濃度（%） 70 60 50 40 30 20 10 0 抽放天數（d） 壓1# 壓2# 普通鉆孔 割縫鉆孔 抽采純量對比表 0.250 0.200 抽采純量（m³/min） 95 10 5 11 5 12 5 13 5 14 5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 0.150 0.100 壓1# 壓2# 普通鉆孔 割縫鉆孔 0.050 0.000 抽放天數（d） 7、目前壓裂工作開展情況 95 10 5 11 5 12 5 13 5 14 5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 （1）目前正在 34 區(qū)-350m 西抽壓裂影響范圍內施工抽放鉆孔， 鉆孔走向距離 10m，每排施工 3 個鉆孔，鉆孔控制范圍為待掘機巷條 帶。 （2）為了進一步推廣應用水力壓裂煤層增