豫西軟煤圍巖水力破裂卸壓增透技術研究與應用.pdf

1、本文針對豫西“三軟”煤層對煤層直接壓裂卸壓增透效果不理想的問題，提出了軟煤圍巖水力破裂卸壓增透技術，主要通過底板割縫導向控制壓裂的方法對軟煤圍巖進行透氣性改造，大大提高了軟煤層透氣性與抽采效率。利用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗相結合的方法，對典型豫西煤礦的水力壓裂起裂壓力、影響半徑等因素進行了深入系統(tǒng)的研究，得出了以下研究成果：
　?。?）提出了軟煤底板割縫導向壓裂技術，分析了底板割縫導向壓裂的技術原理。該技術通過對軟煤底板進行導

2、向割縫從而控制起裂位置并擴大壓裂影響半徑，利用底板壓裂孔內(nèi)橫槽與壓裂孔周圍控制孔的共同定向作用對壓裂鉆孔進行定向水力壓裂。
　　（2）對典型豫西軟煤煤巖樣進行了力學性能測試，得到了基本力學特性參數(shù)。所測得的結果為后續(xù)的數(shù)值模擬工作提供了計算依據(jù)。
　　（3）利用 RFPA2D-flow軟件，對比分析了傳統(tǒng)順層壓裂與底板導向割縫壓裂針對軟煤層時的壓裂效果，結果表明，對“三軟”煤層進行水力壓裂增透措施時，底板壓裂的卸壓增透效果更

3、明顯。
　　（4）在軟煤底板割縫導向壓裂數(shù)值模擬中，建立了符合現(xiàn)場底板壓裂環(huán)境的數(shù)值模型，對軟煤底板壓裂過程進行了數(shù)值試驗，揭示底板破壞、裂隙萌生發(fā)展直至貫通的整個過程。研究了鉆孔周邊最大主應力、鉆孔水壓力等參數(shù)的分布與演化，得出了在現(xiàn)場條件下，底板割縫導向控制壓裂技術的數(shù)值模擬壓裂半徑為10米。而傳統(tǒng)順層壓裂的數(shù)值模擬壓裂半徑為5米。
　?。?）在進行底板壓裂措施后，瓦斯抽采濃度和抽采純量都有了大幅度提高，壓裂孔瓦斯抽采濃