CN105275443A - 一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法 - Google Patents

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一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，适用于增加瓦斯抽采钻孔的抽采半径和抽采总量。首先，从巷帮向煤层施工钻孔，然后将安装在压裂钢管前端的高压脉冲放电器送至钻孔底部，在距钻孔孔口2-3m处安装封孔器。压裂钢管外端通过高压胶管连接高压泵站，高压脉冲放电器通过电缆连接高压电脉冲发生器。向钻孔内注入一定压力的水后，启动高压电脉冲发生器，对煤层实施高功率电爆震辅助水力压裂，结束后退出高压脉冲放电器和压裂钢管，将钻孔连入瓦斯抽采管路。本发明是利用高压电脉冲释放的高能量，在水中形成冲击波，使煤层形成大量的裂缝，并使原生裂隙扩展。使用本发明可以使煤体透气性系数可提高100-300倍，有效提高单孔瓦斯抽采效率。

Description

一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，特别适用于增加瓦斯抽采钻孔的抽采半径和抽采总量。
背景技术
煤与瓦斯突出是我国煤矿面临的最严重的灾害之一，瓦斯抽采是防治煤与瓦斯突出的主要措施，抽出的瓦斯还可以作为一种优质能源加以利用。但是，我国煤层赋存地质条件复杂，煤层渗透率低，矿井瓦斯抽采普遍面临着抽采成本高、抽采效率低的问题。为了提高瓦斯抽采效率，水力压裂、水力割缝和深孔爆破等技术被广泛应用于煤层卸压增透方面，但是这些技术都存在一定的问题。常规的水力压裂技术在煤层内形成的裂缝数量较少，且裂缝延伸范围较小，整体压裂效果不好，最终导致钻孔瓦斯抽采半径小，抽采效率低。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中存在的问题，提供一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，通过将水力压裂技术和高压电脉冲技术结合起来，在水力压裂的基础上，利用高压电脉冲放电释放的高能量，在水中形成强大的冲击波，冲击波作用于煤层，使煤层形成大量的裂缝，并使原生裂隙扩展，能够有效地增加煤层内的裂缝数量和延伸裂缝的长度，为瓦斯流动创造良好条件。
技术方案：本发明的煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，包括如下步骤：
a、从巷帮向煤层施工钻孔，钻孔完成后，将前端安装有高压脉冲放电器的压裂钢管送至钻孔底部，引出与高压脉冲放电器相连的电缆，将电缆连接到高压电脉冲发生器上，在距钻孔孔口2-3m处安装封孔器，对压裂钢管与钻孔之间进行封孔，将压裂钢管的外露端用高压胶管与高压泵站相连接，在高压胶管与高压泵站之间安装阀门；
b、开启阀门和高压泵站，通过高压胶管向钻孔内注水，当钻孔内水压达到5MPa时，停止向钻孔中注水，关闭阀门；
c、启动高压电脉冲发生器，通过电缆向高压脉冲放电器充电，当充电达到设定放电电压时，高压脉冲放电器开始放电，在水中形成的冲击波作用于煤体后，使煤层产生大量新生裂隙，并使原生裂隙扩展，使煤层透气性大幅度增加，放电50-80次后，关闭高压电脉冲发生器；
d、再次开启阀门和高压泵站，通过高压胶管继续向钻孔注水，当钻孔内的水压增高5MPa时，停止向钻孔中注水，关闭阀门；
e、重复步骤c和d多次，使钻孔中的水压不断增高，直至水压增高到50MPa后，停止压裂，将高压脉冲放电器和压裂钢管移出钻孔，安装瓦斯抽采管，将钻孔连入瓦斯抽采管网进行瓦斯抽采。
所述的高压胶管的耐压强度为120MPa。
所述的高压脉冲放电器的放电频率为5-50Hz，电压范围在30-350KV。
有益效果：本发明方法是将水力压裂技术和高压电脉冲技术结合起来，在水力压裂的基础上，利用高压电脉冲在水中形成强大的冲击波，冲击波作用于煤层，使煤层形成大量的裂缝，并使原生裂隙扩展，能够有效地增加煤层内的裂缝数量和延伸裂缝的长度，煤体透气性系数可提高100-300倍，施工工艺安全可靠，操作方便，成本低，有效地提高了单个钻孔的抽采半径和抽采总量，大幅度的缩短煤层瓦斯预抽时间，缓解煤矿工作面接替紧张的局面，在煤层气井增产方面具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的高功率电爆震辅助水力压裂系统示意图。
图中：1-煤层，2-钻孔，3-压裂钢管，4-高压脉冲放电器，5-封孔器，6-高压胶管，7-高压泵站，8-电缆，9-高压电脉冲发生器，10-阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实例作进一步的描述：
如图1所示，本发明的煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，具体步骤如下：
(1)从巷帮向煤层1施工钻孔2，钻孔2完成后，将前端安装有高压脉冲放电器4的压裂钢管3送至钻孔2底部，引出与高压脉冲放电器4相连的电缆8，将电缆8连接到高压电脉冲发生器9上，在距钻孔2孔口2-3m处安装封孔器5，对压裂钢管3与钻孔2之间进行封孔，将压裂钢管3的外露端用高压胶管6与高压泵站7相连接，在高压胶管6与高压泵站7之间安装一个阀门10；所述高压胶管6的耐压强度为120MPa；
(2)开启阀门10和高压泵站7，通过高压胶管6向钻孔2内注水，当钻孔2内水压达到5MPa时，停止向钻孔2中注水，然后关闭阀门10；
(3)启动高压电脉冲发生器9，通过电缆8向高压脉冲放电器4充电，所述的高压脉冲放电器4的放电频率为5-50Hz，电压范围在30-350KV，根据现场情况设定，如设定放电电压为120KV，放电频率为20HZ。当充电达到设定的放电电压120KV时，高压脉冲放电器4开始以20HZ的频率放电，在水中形成的冲击波作用于煤体后，使煤层产生大量新生裂隙，并使原生裂隙扩展，使煤层透气性大幅度增加，放电50-80次后，关闭高压电脉冲发生器9；
(4)再次开启阀门10和高压泵站7，通过高压胶管6继续向钻孔2注水，当钻孔2内的水压增高5MPa时，停止向钻孔2中注水，关闭阀门10；
(5)重复步骤(3)和(4)多次，使钻孔2中的水压不断增高，直至水压增高到50MPa后，停止压裂，将高压脉冲放电器4和压裂钢管3移出钻孔2，安装瓦斯抽采管，将钻孔2连入瓦斯抽采管网进行瓦斯抽采。

Claims (3)

1.一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，其特征在于包括如下步骤：
a、从巷帮向煤层（1）施工钻孔（2），钻孔（2）完成后，将前端安装有高压脉冲放电器（4）的压裂钢管（3）送至钻孔（2）底部，引出与高压脉冲放电器（4）相连的电缆（8），将电缆（8）连接到高压电脉冲发生器（9）上，在距钻孔（2）孔口2-3m处安装封孔器（5），对压裂钢管（3）与钻孔（2）之间进行封孔，将压裂钢管（3）的外露端用高压胶管（6）与高压泵站（7）相连接，在高压胶管（6）与高压泵站（7）之间安装阀门（10）；
b、开启阀门（10）和高压泵站（7），通过高压胶管（6）向钻孔（2）内注水，当钻孔（2）内水压达到5MPa时，停止向钻孔（2）中注水，关闭阀门（10）；
c、启动高压电脉冲发生器（9），通过电缆（8）向高压脉冲放电器（4）充电，当充电达到设定放电电压时，高压脉冲放电器（4）开始放电，在水中形成的冲击波作用于煤体后，使煤层产生大量新生裂隙，并使原生裂隙扩展，使煤层透气性大幅度增加，放电50-80次后，关闭高压电脉冲发生器（9）；
d、再次开启阀门（10）和高压泵站（7），通过高压胶管（6）继续向钻孔（2）注水，当钻孔（2）内的水压增高5MPa时，停止向钻孔（2）中注水，关闭阀门（10）；
e、重复步骤c和d多次，使钻孔（2）中的水压不断增高，直至水压增高到50MPa后，停止压裂，将高压脉冲放电器（4）和压裂钢管（3）移出钻孔（2），安装瓦斯抽采管，将钻孔（2）连入瓦斯抽采管网进行瓦斯抽采。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，其特征在于：所述高压胶管（6）的耐压强度为120MPa。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下高功率电爆震辅助水力压裂增透方法，其特征在于：所述的高压脉冲放电器（4）的放电频率为5-50Hz，电压范围在30-350KV。
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