水力壓裂技術(shù)在煤礦瓦斯治理中的研究與應(yīng)用

1、水力壓裂技術(shù)在煤礦瓦斯治理中的研究與應(yīng)用 水力壓裂技術(shù)在煤礦瓦斯治理中的研究與應(yīng)用 摘 要 隨著我國(guó)科技的不斷開(kāi)展，水力壓裂的技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注，目前正逐漸的被應(yīng)用在煤礦的瓦斯治理當(dāng)中。因?yàn)槊旱V的煤層透氣功能比擬差，同時(shí)瓦斯的含量又非常的高，因此常用的瓦斯治理技術(shù)根本沒(méi)有方法到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。本文主要是以新型技術(shù)水力壓裂技術(shù)為研究對(duì)象，之后對(duì)煤炭瓦斯治理中水力壓裂技術(shù)的概述、水力壓裂技術(shù)的開(kāi)展?fàn)顩r以及水力壓裂技術(shù)的原理三個(gè)方面對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行進(jìn)一步的探討和研究。 關(guān)鍵詞 水力壓裂技術(shù)；煤礦；瓦斯；治理 中圖分類號(hào)TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708116-0194-02 在我國(guó)所有的

2、煤礦當(dāng)中，大局部煤礦煤層透氣性都比擬差，另外瓦斯的含量也是非常高的，因此，在礦難事故當(dāng)中，瓦斯事故的比例非常的大，同時(shí)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡也是最大的。煤層開(kāi)采的越深，突出的煤層就越多，平安方面的隱患也就越大。在以往的煤礦瓦斯治理當(dāng)中，缺乏行之有效的治理方法，而隨著水力壓裂技術(shù)的逐步使用，可以進(jìn)一步的提高煤層的透氣功能，同時(shí)還能不斷降低煤層中的瓦斯含量。 1 煤炭瓦斯治理中水力壓裂技術(shù)的概述 一般情況下，各大煤礦在對(duì)突出的煤層進(jìn)行采集的過(guò)程中，都會(huì)使用一些方法來(lái)對(duì)突出的煤層進(jìn)行防治，防止事故的產(chǎn)生。可是在我國(guó)，大局部的煤礦瓦斯突出的煤層都是透氣性比擬差的煤層，這就給煤層瓦斯的采集帶來(lái)了很

3、多技術(shù)方面的問(wèn)題，必須得對(duì)它進(jìn)行卸壓并且要增加透氣性。從現(xiàn)在的情況來(lái)看，國(guó)際上對(duì)煤層進(jìn)行減壓以及增加透氣性的技術(shù)方案主要包含：對(duì)煤層進(jìn)行注水，對(duì)煤層的保護(hù)層進(jìn)行開(kāi)采以及對(duì)深孔進(jìn)行爆破等相關(guān)方法，這些方法和技術(shù)在煤層的開(kāi)采過(guò)程中雖然起到了一定的效果，但是還有一些問(wèn)題存在。比方：對(duì)煤層保護(hù)層開(kāi)采的方法，雖然對(duì)煤層群的減壓效果還不錯(cuò)，可是對(duì)于單一的、透氣性差的煤層卻作用不是很大。而通過(guò)很多實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，水力壓裂的技術(shù)，在上述問(wèn)題的解決上面效果就比擬好。 2 水力壓裂技術(shù)的開(kāi)展?fàn)顩r 2.1 對(duì)水力壓裂技術(shù)的整體優(yōu)化 水力壓裂技術(shù)的中心思想是根據(jù)國(guó)際上單井壓裂技術(shù)的概念而產(chǎn)生的，可是壓裂技術(shù)整體優(yōu)化的思想是

4、在上世紀(jì)八九十年代在我國(guó)提出來(lái)的，同時(shí)在我國(guó)的很多個(gè)大型的瓦斯煤礦以及油田得到了逐步的使用和推廣。其中整體分析的目標(biāo)是能夠讓整個(gè)煤礦得到更好的研發(fā)效果，分析的整體思路是把整個(gè)的煤層當(dāng)成一個(gè)分析單元，同時(shí)對(duì)整個(gè)煤層的所有參數(shù)進(jìn)行全部覆蓋，進(jìn)一步分析和研究，以這個(gè)為前提，根據(jù)不一樣的縫隙長(zhǎng)度等指標(biāo)的變化情況，選擇最好的縫隙尺寸以及導(dǎo)流方面的能力。同時(shí)要在現(xiàn)場(chǎng)做好實(shí)施以及分析和研究的工作，從而對(duì)整體的優(yōu)化壓裂技術(shù)進(jìn)行逐步的完善。其中分析和研究的主要方法有：在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)、對(duì)縫隙的模擬、對(duì)試井進(jìn)行研究、現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)以及對(duì)質(zhì)量的監(jiān)督和管理等等。 2.2 壓裂技術(shù)的研發(fā)及對(duì)其方位的布井 壓裂的研發(fā)思路與壓

5、裂技術(shù)的整體優(yōu)化相比擬，思路根本上是差不多的，同時(shí)研發(fā)的方案也根本上相同。它們之間的核心區(qū)別是在對(duì)井網(wǎng)進(jìn)行研發(fā)和部署之間，就要對(duì)就地應(yīng)力的具體方向與水力縫隙之間的關(guān)系進(jìn)行考慮，同時(shí)盡最大的能力對(duì)水力縫隙的潛力進(jìn)行發(fā)揮，以到達(dá)對(duì)稀井網(wǎng)進(jìn)行合理化采集的目標(biāo)。在對(duì)內(nèi)容的分析上面，比壓裂的整體優(yōu)化多出一項(xiàng)分析內(nèi)容，并且這個(gè)內(nèi)容非常的重要，就是對(duì)儲(chǔ)層就地應(yīng)力場(chǎng)的分析，其中最重要的是對(duì)最大主應(yīng)力方向的分析。目前煤層縫隙方向的變化非常大，根據(jù)這個(gè)具體情況，相關(guān)部門提出了根據(jù)地應(yīng)力的方向進(jìn)行布井的壓裂技術(shù)，從而到達(dá)水力縫隙系統(tǒng)與井網(wǎng)之間的匹配。 2.3 重復(fù)性的水力壓裂技術(shù) 目前國(guó)際上在以下的幾個(gè)方面取得了很

6、好的開(kāi)展： 第一，選層選井方面的技術(shù)。對(duì)相關(guān)專家的成功經(jīng)驗(yàn)以及模糊邏輯等方面的技術(shù)綜合在一起來(lái)使用，對(duì)重復(fù)性壓裂技術(shù)選層旋井模型進(jìn)行研發(fā)。 第二，對(duì)地應(yīng)力場(chǎng)變化的預(yù)測(cè)技術(shù)做出了研發(fā)。在國(guó)際上其模型已經(jīng)成功的研發(fā)，能夠?qū)Χ鄠€(gè)煤礦的地應(yīng)力場(chǎng)變化情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。分析的結(jié)果顯示，就地應(yīng)力場(chǎng)的實(shí)際變化主要是由井之間的距離、研發(fā)的時(shí)間、原水平的主應(yīng)力差等方面的因素決定的。與井之間的距離越小、研發(fā)時(shí)間越長(zhǎng)、原水平的主應(yīng)力差越小等就更加容易引起就地應(yīng)力方位發(fā)生一定的變化。重復(fù)壓裂最好的時(shí)機(jī)，就是就地應(yīng)力方向產(chǎn)生一定變化的時(shí)機(jī)，另外，變化產(chǎn)生的越大，時(shí)機(jī)就越成熟。 3 水力壓裂技術(shù)的原理 水力壓裂技術(shù)就是把大批量

7、含有砂子的高壓水或者是其它的一些液體灌到煤層當(dāng)中，讓煤層產(chǎn)生裂痕，出現(xiàn)空隙之后砂子就會(huì)留在空隙當(dāng)中，砂子起到支撐劑的作用，它可以防止空隙再次合在一起，這樣就能夠不斷的提高煤層的透氣效果，從而為瓦斯的抽取提供了更加方便的條件。 煤產(chǎn)生的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)有很多的裂縫和空隙產(chǎn)生，可是因?yàn)榈刭|(zhì)方面的情況以及煤的質(zhì)變情況，導(dǎo)致空隙間的通暢情況不一樣，從而嚴(yán)重的影響著煤層的透氣效果，利用煤層打鉆的方法，來(lái)對(duì)含有砂子的高壓水或者其它的液體進(jìn)行水力壓裂，這些高壓的水由這些空隙和裂縫進(jìn)入到煤層，然后這些帶著具有高壓能量的水會(huì)持續(xù)的在煤層當(dāng)中不斷的流淌。大家都知道，水沒(méi)有方法進(jìn)行壓縮，伴隨著這些高壓力水壓力的不斷增強(qiáng)

8、，會(huì)在煤層的內(nèi)部對(duì)煤壁面產(chǎn)生高壓力的支撐，讓煤層的弱面產(chǎn)生擴(kuò)張和延展，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，高壓力水里面所含有的砂子也會(huì)同時(shí)進(jìn)到新產(chǎn)生的裂縫當(dāng)中，這樣就可以防止裂縫再次合起來(lái)。經(jīng)過(guò)這樣的一個(gè)過(guò)程，煤層之間的縫隙就會(huì)通暢，之后產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)通道，方便煤層內(nèi)部瓦斯的轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)了煤層的透氣功能，這樣才能便于對(duì)大面積瓦斯的采集。 4 結(jié)論 綜上所述，在我國(guó)，瓦斯煤礦的比例比擬大，這種煤礦的煤層往往透氣性不是很好，瓦斯的含量又相比照擬多，因此危險(xiǎn)系數(shù)就隨指增高。而水力壓裂技術(shù)在煤礦瓦斯治理中的逐漸使用，提高了煤層的透氣功能，降低了瓦斯給煤礦帶來(lái)的壓力，從而減少了礦難的發(fā)生。平安問(wèn)題是重中之重，煤礦行業(yè)應(yīng)該對(duì)這種新型的技術(shù)給予高度的重視，這樣不僅可以降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還能減少礦難給人員帶來(lái)的傷亡。 參考文獻(xiàn) 【1】肖知國(guó)，王兆豐.煤層注水防治煤與瓦斯突出機(jī)理的研究現(xiàn)