CN103174453A - 一种煤矿井下多煤层分层水力压裂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿井下多煤层分层水力压裂方法，适用于在松软低透气性煤层群分层增透作业。包括如下步骤：（1）打一个穿过所有煤层的水力压裂钻孔；（2）在孔内安装煤层水力压裂套管，然后采用水泥浆固孔至孔底；（3）采用胶囊封孔的方式封至待压裂煤层的顶板，然后通过高压密封钻杆将专用射孔枪送至孔内待压裂煤层；（4）校准射孔枪的位置，对准待压裂煤层，通过高压密封钻杆将射孔液泵至射孔枪将套管和水泥环射穿，在煤层中形成射孔孔眼；（5）将射孔枪及高压密封钻杆从套管内取出；（6）在套管内通入高压水对射孔孔眼处的煤层进行水力压裂；（7）完成一个煤层的压裂后，重复（3）~（6），对下一煤层进行水力压裂，直至将全部煤层压裂为止。使用本发明即可实现煤层群分层有效的卸压增透，其方法简单、效果好、成本低。

Description

一种煤矿井下多煤层分层水力压裂方法
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下多煤层分层水力压裂方法，属于煤矿井下区域瓦斯治理技术领域，尤其适用于煤层群的卸压增透。 
背景技术
瓦斯抽采是防止瓦斯灾害、实现瓦斯综合利用的重要手段，但对于低透气性煤层，瓦斯渗透率低，现有技术的抽采率不能满足瓦斯灾害治理及综合利用的要求。故开发一种经济高效的瓦斯抽采技术，实现低透气性煤层瓦斯高效抽采势在必行。水力压裂正是为了满足这一生产需求而诞生的一种集区域和局部瓦斯治理为一体的一种新工艺。该工艺是将地面煤层气开发的常规工艺移植到煤矿井下，实现在未卸压的煤层中增透，达到提高抽采效率、缩短抽采时间的目的。
目前，煤矿井下单一煤层的水力压裂工艺是将压裂管送至待压裂煤层，用水泥砂浆等封孔材料或封孔器封至待压裂煤层底板，封孔完成后，通过压裂管与水力压裂设备连接，即可进行煤层压裂施工。该单一煤层水力压裂技术施工简单，瓦斯抽采效果良好等优点，尤其适用于高瓦斯高地应力单一煤层；但对于多煤层甚至煤层群来说，应用单一煤层的水力压裂技术只能对某一煤层或者某几层进行合层压裂，这就导致对该区域的煤层群卸压不充分，增透效果差，甚至达不到效果，同时施工效率也很低。因此开发多煤层分层水力压裂技术成为迫在眉睫的工作，国内外很多学者对地面煤层气井多煤层分层水力压裂技术做了相关的研究工作，但对于煤矿井下多煤层分层水力压裂技术研究较少。
由此，调研、借鉴石油行业当前的水力压裂情况，提出一种煤矿井下多煤层分层水力压裂方法，以克服现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是克服单一煤层水力压裂技术对多煤层卸压增透的不足之处，提高多煤层的瓦斯抽采效果，提供一种煤矿井下多煤层分层水力压裂方法，能够在保持钻孔数量不变的情况下，对所有需要水力压裂的煤层进行卸压增透，同时，效果明显、成本低、施工效率高。
为此，本发明所提供的一种煤矿井下多煤层分层水力压裂方法，对煤层群进行分层水力压裂，其步骤如下： 
（1）从巷帮向煤层群打一个穿过所有煤层的穿层钻孔；
（2）在穿层钻孔内安装煤层水力压裂套管，然后采用水泥浆固孔至孔底；
（3）利用封孔器采用胶囊封孔的方式封至待压裂煤层的顶板，将高压密封钻杆与射孔枪相连接，然后通过高压密封钻杆将射孔枪送至孔内待压裂煤层处；
（4）校准射孔枪的位置，使其对准待压裂煤层，通过高压密封钻杆将射孔液泵至射孔枪内，通过射孔枪的喷嘴形成的高速磨料射流，将待压裂煤层处的套管和水泥环射穿，在待压裂煤层中形成一个射孔孔眼；
(5) 射孔完成后，将射孔枪及高压密封钻杆从套管内取出；
（6）将套管与水力压裂设备连接，在套管内通入高压水对射孔孔眼处的煤层进行水力压裂；
（7） 完成一个煤层的压裂后，重复上述步骤（3）~（6），直至将所有煤层压裂完毕。
上述的煤矿井下多煤层分层水力压裂方法中，所述射孔枪侧壁上设有至少两个喷嘴；
上述的煤矿井下多煤层分层水力压裂方法中，所述的射孔枪上设有若干扶正器。
本发明具有如下有益效果：由于采用了上述技术方案，解决了现有单一煤层水力压裂技术对煤层群卸压增透的不足与缺陷，能够方便快速的实现煤层群的大面积分层卸压，该技术卸压效果明显、成功率高、成本低、工作量小。很好的满足煤矿现场瓦斯抽采的要求。
附图说明
图1为本发明的煤矿井下多煤层分层水力压裂方法射孔第一煤层实施示意图。
图2为完成第一煤层压裂后射孔第二煤层实施示意图。 
图中各标记如下：1—煤层，2—穿层钻孔，3—套管，4—水泥环，5—高压密封钻杆，6—射孔枪，7—封孔器，8—射孔孔眼，9—压裂裂缝。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
图1是本发明的一种煤矿井下多煤层分层水力压裂方法，对第一煤层进行射孔实施示意图；具体操作步骤如下：
（1）从巷帮向煤层群打一个穿过所有煤层1的穿层钻孔2；
（2）在穿层钻孔内安装煤层水力压裂套管3，然后采用水泥浆固孔至穿层钻孔2孔底； 
（3）利用封孔器5采用胶囊封孔的方式封至待压裂煤层的顶板，将高压密封钻杆6与射孔枪7相连接，通过高压密封钻杆6将射孔枪7送至穿层钻孔2内待压裂煤层处；
（4）校准射孔枪7的位置，使其对准待压裂煤层，通过高压密封钻杆6将射孔液泵至射孔枪7内，通过射孔枪7的喷嘴形成的高速磨料射流，将待压裂煤层处的套管3和水泥环4射穿，在待压裂煤层中形成射孔孔眼8；
（5）射孔完成后，将射孔枪7及高压密封钻杆6从套管3内取出；
（6）将套管3与水力压裂设备连接，在套管3内通入高压水对射孔孔眼8处的煤层进行水力压裂，使射孔孔眼破裂延伸形成裂缝9；
图2是完成第一煤层水力压裂后，对第二煤层进行射孔实施示意图；压裂完第一煤层后，重复上述封孔、射孔及压裂过程，直至将所有煤层压裂完毕。

Claims (3)

1.一种煤矿井下多煤层分层水力压裂方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）从巷帮向煤层群打一个穿过所有煤层（1）的穿层钻孔（2）；
（2）在穿层钻孔（2）内安装煤层水力压裂套管（3），然后采用水泥浆固孔至穿层钻孔（2）孔底； 
（3）利用封孔器（5）采用胶囊封孔的方式封至待压裂煤层的顶板，将高压密封钻杆（6）与射孔枪（7）相连接，通过高压密封钻杆（6）将射孔枪（7）送至孔内待压裂煤层处；
（4）校准射孔枪（7）的位置，使其对准待压裂煤层，通过高压密封钻杆（6）将射孔液泵至射孔枪（7）内，通过射孔枪（7）的喷嘴形成的高速磨料射流，将待压裂煤层处的套管（3）和水泥浆形成的水泥环（4）射穿，在待压裂煤层中形成射孔孔眼（8）；
（5）射孔完成后，将射孔枪（7）及高压密封钻杆（6）从套管（3）内取出；
（6）将套管（3）与水力压裂设备连接，在套管（3）内通入高压水对射孔孔眼（8）处的待压裂煤层进行水力压裂，使射孔孔眼破裂延伸形成裂缝（9）；
（7）完成一个煤层的压裂后，重复上述步骤（3）~（6），直至将所有煤层压裂完毕。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的射孔枪（7）的侧壁上设有至少两个喷嘴。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的射孔枪（7）上设有若干扶正器。
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