煤矿水力压裂总结报告(95稿)

松藻煤电公司打通一矿科研项目报告重庆松藻煤电公司打通一煤矿松软突出煤层高压水力压裂试验总结报告松藻煤电公司打通一煤矿二零一一年九月松藻煤电公司打通一矿科研报告1目录摘要...........................................................................................................21前言.........................................................................................................52试验地点概况........................................................................................62.1工作面布置...................................................................................62.2试验地点的煤层瓦斯赋存情况...................................................63压裂设备选型及运输安装....................................................................73.1压裂设备选择...............................................................................73.2设备运输及安装...........................................................................84钻孔设计及施工....................................................................................94.1压裂孔设计及施工.......................................................................94.2检验孔设计及施工.....................................................................135压裂实施..............................................................................................145.1HTB500型泵压裂试验...............................................................145.2BZW200/56型泵压裂试验.........................................................166压裂效果考察......................................................................................176.1压裂范围考察.............................................................................176.2抽采效果考察.............................................................................237结论.......................................................................................................30松藻煤电公司打通一矿科研报告2摘要打通一矿为煤与瓦斯突出矿井，煤层透气性系数低，煤质松软，煤层瓦斯含量大，穿层钻孔施工过程中垮孔严重，瓦斯预抽非常困难，严重威胁矿井采掘安全。随着矿井向深部延深，瓦斯威胁日益加剧，因此矿积极推进“水治瓦斯”科技攻关，强化瓦斯抽采。矿井在成熟应用水力割缝技术基础上，开展了高压水力压裂技术试验研究。本次水力压裂试验分两个阶段进行，累计压裂4个孔，压裂试验达到预期节点目标。试验第一阶段采用宝鸡航天动力集团生产的HTB500型泵压裂2个孔（压1#孔，压2#孔）；试验第二阶段采用南京六合煤机公司生产的BZW200/56型泵压裂2个孔（压3#孔，压4#孔）。压1#孔设计压裂M7煤层，累计注水量310.39m3，主泵压力17～41.7MPa，流量0.6～13.7m3/h之间，压裂过称中多次出现压力下降-流量上升过程，为检验压裂效果，在压裂孔倾向、走向方向累计施工检验孔14个，经取样检测得出：压1#孔沿煤层倾向最大压裂影响范围是50m，沿走向最大影响范围是70m。对压裂影响范围内的检验孔与常规钻孔抽放效果进行对比，结果表明：压裂后，钻孔瓦斯自然排放及抽采浓度、纯量均有大幅提高。自然排放条件下，压裂影响范围内检验孔排放浓度为78～95%，平均单孔瓦斯排放纯量提高2.5倍；在接抽条件下，压裂影响范围内钻孔抽采浓度提高40%左右，平均单孔瓦斯抽采纯量提高1.9倍。松藻煤电公司打通一矿科研报告3压2#孔设计压裂M7～M12煤层，累计注水量390.13m3，主泵压力17～24.4MPa，流量在18～29.4m3/h之间。压2#孔试验表明：同时压裂M7～M12时，只要中间有一层相对容易压裂的煤岩层，其他煤岩层无法压裂。压3#孔设计压裂M7煤层，累计注水量102.6m3，泵压18.1～34.1MPa，累计施工检验孔9个，通过压风取样检测煤层水分知该压裂孔沿煤层倾向最大影响范围是上方30m，下方20m，沿走向最大影响范围是30m。该孔压裂范围较小主要因为在其下方5~10m处有一闭合裂隙，对高压水有一定的卸压作用导致压裂影响范围较小；对压3#孔自然排放及抽采效果考察结果表明：前3天，压3#孔自然排放浓度为94～95%，瓦斯排放纯量为0.006378～0.010236m3/min；接抽27天，考察结果为：抽采浓度在15～94%之间，抽采纯量为0.004731～0.012511m3/min，平均为常规抽采钻孔的5倍以上；后期考察由于压裂孔持续出水，对接抽考察结果有较大影响，所以恢复自然排放考察，累计考察7天，自然排放浓度94%，瓦斯排放量大，单孔纯量为0.022748～0.031757m3/min，为常规钻孔抽采纯量的10～15倍。从该孔累计抽放35天的考察结果看，采用水力压裂措施后，压裂孔瓦斯抽放量未出现衰减，随着煤层中水的排出，瓦斯抽放量在一定时间内有增大现象。压4#孔设计压裂M8煤层，最终累计注水量121m3，泵压15～25MPa，累计施工检验孔10个，通过压风取样检测煤层水分可知：该压裂孔沿煤层倾向最大影响范围是下方56.5m，沿走向最大影响范松藻煤电公司打通一矿科研报告4围是40m。从压裂过程考察看，M8煤层注入流量（6～8m3/h）远大于M7煤层（3～4m3/h）。压裂后，压4#孔由于放水卸压过程中堵塞无法考察，对压4#检验孔的考察结果表明：M8煤层压裂范围内的检验孔抽放效果好于M7煤层，平均单孔抽放纯量较常规穿层钻孔提高2～10倍。松藻煤电公司打通一矿科研报告51前言松软低透气性煤层由于承受上部覆岩的重量，煤层内原生裂隙受压缩处于闭合或半闭合状态，导致煤层原始透气性较小。井下煤层水力压裂技术采用高压泵将高压水通过钻孔注入到煤层，当液体压入速度远远超过煤层的自然吸水能力时，由于流动阻力的增加，进入煤体的水压力就逐渐上升，当超过煤层上方的岩层压力时，煤层内原生裂隙被压开并向更远处扩展，形成新的流通网络，煤层透气性大大增加，高压水排出后，压开的裂隙就为煤层瓦斯的流动创造了良好的条件，达到提高煤层抽采效率的目的。打通一煤矿为煤与瓦斯突出矿井，煤质松软，煤层瓦斯含量大，透气性系数低，穿层钻孔施工过程中垮孔严重，瓦斯预抽非常困难，严重威胁矿井采掘安全。随着矿井向深部延深，瓦斯威胁日益加剧，为高效增透抽采瓦斯，打通一矿强化水力压裂技术攻关，先后采用宝鸡航天动力泵业生产的HTB500型高压泥浆泵以及六合煤机公司生产的BZW200/56型高压泵进行了水力压裂试验，并对试验效果及该技术的适用性进行考察，试验过程中通过不断优化高压水力压裂技术工艺，提高压裂效果、降低压裂成本，为水力压裂技术在全矿的顺利推广应用提供了有力保障。打通一矿根据公司水治瓦斯计划要求，顺利完成节点计划任务，公司计划任务及完成情况见下表1：松藻煤电公司打通一矿科研报告6表1松藻煤电公司打通一矿水力压裂计划表序号实施地点钻孔数时间节点实际开始时间完成时间1W10#瓦斯巷上平巷25月～7月2011年5月已完成2W10#瓦斯巷210下29月～11月2011年7月已于9月初完成2试验地点概况2.1工作面布置打通一矿现为上保护层的开采方式，主采煤层为M7、M8煤层。M7煤层作为保护层首先开采，为解决开采M7保护层时的大量瓦斯涌入和对主采M8煤层的瓦斯治理，必须对主采M7、M8煤层进行煤层瓦斯预抽，为提高预抽效果，分别对主采M7、M8煤层进行高压水力压裂增透。试验地点选择在W10#瓦斯巷，上方对应为W2706工作面运输巷。2.2试验地点的煤层、瓦斯情况打通一矿可采煤层有M7～M8共2层，各煤层厚度见打通一矿煤层柱状图1。高压水力压裂试验地点煤层埋深约为500~590m。该处煤层瓦斯含量及水分已在压裂试验前取样测定、煤层压力已通过施工测压孔测定，瓦斯参数测定结果见表2。表2试验地点原始煤层瓦斯参数瓦斯参数测定位置测定时间测定值原始煤层瓦斯含量W10#CH4上平巷5月10日M7：19.22m3/tM8：20.85m3/tW10#CH4210处6月21日M7：18.93m3/tM8：19.09m3/t原始煤层瓦斯压力W10#CH4上平巷M75月~6月M7：1.74MPaW10#CH4210处M85月~6月M8：2.55MPa原始煤层含水量W10#CH4上平巷5月16日M7：1.15%松藻煤电公司打通一矿科研报告75月16日M8：1.05%试验地点W10#瓦斯巷目前风量1300m3/min，瓦斯浓度0.05%。综合柱状图序号岩层名称岩层厚度(m)真厚累计层间距岩性柱状1:200岩性描述1234567161719202122灰色，含菱铁矿结核，节理较发育。7#煤层0.962.75黑色，半亮型，节理发育，含大量黄铁矿结核及晶粒，煤层倾角10°，北倾。黑色，半暗型，性脆，顶部为块状，含大量黄铁矿结核，煤层倾角10°，北倾。3.153.15黑色，半亮型，节理发育，下分层中部含少量泥质，上分层含黄铁矿结核和晶粒,煤层倾角10°,北倾，其结构为2.65(0.2)0.3m。2.10灰色，质较纯，性脆，含少量菱铁矿结核，顶部含植物化石。9#煤0.20黑色，暗淡型，质不纯，顶部含少量泥质，煤层倾角10°，北倾。砂质泥岩1.8010#煤上分层0.320.8310#煤下分层0.26灰色，富含菱铁矿及黄铁矿结核。黑色，块状，半亮型，含大量黄铁矿结核，煤层倾角9°，北倾。灰色，中厚～厚，致密坚硬，垂直节理较发育。1.05粉砂岩3.0011#煤0.602.9012#煤0.50铝土岩2.50灰岩17.8640.090.5037.5937.092.523.488.5213.7713.9721.0529.5430.5933.5934.1957.9510砂岩1.2019.2511灰岩1.2022.2512泥岩2.4024.65131.2025.8514152.2828.13细粒，含泥质，夹铁白云石。深灰色，厚层块状，致密坚硬，顶部节理较发育。灰白色，含大量黄