CN105525901B - 一种基于微波辐照的煤层水力压裂强化增透方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于微波辐照的煤层水力压裂强化增透方法，属于水力压裂强化增透方法。采用在水力压裂钻孔内送入压裂管、微波护管和瓦斯抽采管，将微波天线和波导管连接并一起送入微波护管，通过注浆管向两处聚氨酯之间实施注浆，浆液凝固后，将压裂管连接水力压裂设备实施压裂，压裂结束后，将波导管连接微波发生器，微波发生器产生的微波通过波导管传至微波天线，从而对煤层实施微波辐照，辐照结束后，通过瓦斯抽采管进行瓦斯抽采。本方法产生的高温高压水蒸汽促进瓦斯解吸，同时，产生热应力疏通煤体孔、裂隙，在煤体内形成裂隙网，大大强化了水力压裂的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种水力压裂强化增透方法，尤其是一种适用于煤矿井下松软煤体的基于微波辐照的煤层水力压裂强化增透方法。
背景技术
目前，煤矿瓦斯抽采有地面抽采和井下抽采两种，而后者以钻孔瓦斯抽采为主。常规瓦斯抽采存在钻孔有效影响范围小、钻孔数量多、施工量大、抽采瓦斯浓度低、预抽时间长等问题。人为促进煤体裂隙发育、扩展及贯通，是煤层卸压增透的主要思路之一。通过外界载荷作用，迫使煤层内部裂隙扩展，形成更为复杂的网状裂隙，为瓦斯在煤层内部解吸流动提供通道，从而增加瓦斯抽采量，提高抽采效率，减少钻孔施工量，缩短抽采达标时间。而水力压裂正是遵循这一原理。但是，使用常规水力压裂时，煤体在大流量、高压力的作用下所形成的裂隙较为简单、数量少，难以全面实现煤体卸压增透；常规水力压裂常采用高水压、大流量进行施工，容易造成局部应力集中，同时对此配套的技术装备和安全措施要求较高，限制了该技术的推广。因此，需要探索新技术以改进水力压裂工艺，提高裂隙扩展效果。
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不足之处，提供一种方法简单、致裂效果好、能够大幅提高水力压裂效率的基于微波辐照的煤层水力压裂强化增透方法。
技术方案：本发明的基于微波辐照的煤层水力压裂强化增透方法，包括在煤层中施工一个水力压裂钻孔，还包括以下步骤：
a、在施工完成后的水力压裂钻孔内送入压裂管、微波护管和瓦斯抽采管，直至三管的外露端距离孔口0.1m位置处，在微波天线外端部连接波导管，将微波天线和波导管一起送入微波护管内，直至微波天线到达微波护管内端部；
b、在压裂管与水力压裂钻孔壁面之间放置注浆管，钻孔内的微波护管两侧分别用聚氨酯进行封堵行，孔内侧的封堵端面距微波护管内端的距离为2m，孔外侧的封堵端面距孔口的距离为1m；
c、通过注浆管向两处聚氨酯之间注入水泥砂浆；
d、浆液完全凝固后，将压裂管连接水力压裂设备，对煤层进行水力压裂；
e、当水力压裂设备上的压力表显示水压明显下降时，将波导管外端部连接微波发生器，微波发生器产生的微波通过波导管传至微波天线对煤层实施微波辐照；
f、当水力压裂设备的压力表显示压力明显上升时，将瓦斯抽采管与井下瓦斯管网连接，进行瓦斯抽采。
所述的微波护管为既能透射微波又能保护微波天线和波导管的聚四氟乙烯材质管。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明能够大幅提高水力压裂效率，强化增透效果，提高瓦斯抽采率。在通过水力压裂后，煤体裂隙和钻孔内有大量水存在，此时，通过微波辐照煤体，由于水的介电常数较大，在微波的作用下水分子剧烈碰撞、升温并汽化，高温高压水蒸汽促进瓦斯解吸，同时，产生热应力疏通煤体孔、裂隙，在煤体内形成裂隙网，大大强化了水力压裂的效果。其方法简单、操作方便，致裂效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的基于微波辐照的煤层水力压裂强化增透方法示意图。
图中：1-水力压裂钻孔，2-压裂管，3-微波发生器，4-波导管，5-微波天线，6-微波护管，7-聚氨酯，8-注浆管，9-水泥砂浆，10-瓦斯抽采管。
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：
本发明的基于微波辐照的煤层水力压裂强化增透方法，具体步骤如下：
a、在煤层中施工一个水力压裂钻孔1，在施工完成后的水力压裂钻孔1内送入压裂管2、微波护管6和瓦斯抽采管10，直至三管的外露端距离孔口0.1m位置处，在微波天线5外端部连接波导管4，将微波天线5和波导管4一起送入微波护管6内，直至微波天线5到达微波护管6内端部；所述的微波护管6为既能透射微波又能保护微波天线5和波导管4的聚四氟乙烯材质管。
b、在压裂管2与水力压裂钻孔1壁面之间放置注浆管8，钻孔内的微波护管6两侧分别用聚氨酯7进行封堵行，孔内侧的封堵端面距微波护管6内端的距离为2m，孔外侧的封堵端面距孔口的距离为1m；
c、通过注浆管8向两处聚氨酯7之间注入水泥砂浆9；
d、浆液完全凝固后，将压裂管2连接水力压裂设备，对煤层进行水力压裂；
e、当水力压裂设备上的压力表显示水压明显下降时，将波导管4外端部连接微波发生器3，微波发生器3产生的微波通过波导管4传至微波天线5对煤层实施微波辐照；
f、当水力压裂设备的压力表显示压力明显上升时，将瓦斯抽采管10与井下瓦斯管网连接，进行瓦斯抽采。
实施例1、如图1所示，基于微波辐照的煤层水力压裂强化增透方法：首先，按常规方法在煤层中施工一个孔径为113mm的钻孔作为水力压裂钻孔1，然后，在水力压裂钻孔1内送入压裂管2、微波护管6和瓦斯抽采管10直至三管的外露端距离孔口0.1m位置处，而后，在微波护管6内送入微波天线5，微波天线5外端部连接波导管4，最后，将微波天线5和波导管4一起送入微波护管6内，直至微波天线5到达微波护管6内端部，其中，微波护管6为聚四氟乙烯材质，既能透射微波又能保护微波天线和波导管。管件下好后，在压裂管2与水力压裂钻孔1壁面之间放置注浆管8，对水力压裂钻孔1内距微波护管6外端部2m和距孔口1m处分别用聚氨酯7进行封堵；而后，通过注浆管8向两处聚氨酯7之间注入水泥砂浆9。待浆液完全凝固后，将压裂管2连接水力压裂设备，按照常规方法实施水力压裂；当水力压裂出现明显压力下降时，将波导管4外端部连接微波发生器3，启动微波发生器3，使其产生的微波通过波导管4传至微波天线5，从而对煤层实施微波辐照；当水力压裂出现明显压力上升时，微波辐照结束后，将瓦斯抽采管10与井下瓦斯抽采管网连接，进行瓦斯抽采。
Claims (2)
1.一种基于微波辐照的煤层水力压裂强化增透方法，包括在煤层中施工一个水力压裂钻孔（1），其特征在于，还包括以下步骤 ：
a、在施工完成后的水力压裂钻孔（1）内送入压裂管（2）、微波护管（6）和瓦斯抽采管（10），直至三管的外露端距离孔口 0.1m 位置处，在微波天线（5）外端部连接波导管（4），将微波天线（5）和波导管（4）一起送入微波护管（6）内，直至微波天线（5）到达微波护管（6）内端部；
b、在压裂管（2）与水力压裂钻孔（1）壁面之间放置注浆管（8），对钻孔内的微波护管（6）两侧分别用聚氨酯（7）进行封堵，孔内侧的封堵端面距微波护管（6）内端的距离为2m，孔外侧的封堵端面距孔口的距离为 1m；
c、通过注浆管（8）向两处聚氨酯（7）之间注入水泥砂浆（9）；
d、浆液完全凝固后，将压裂管（2）连接水力压裂设备，对煤层进行水力压裂；
e、当水力压裂设备上的压力表显示水压明显下降时，将波导管（4）外端部连接微波发生器（3），微波发生器（3）产生的微波通过波导管（4）传至微波天线（5）对煤层实施微波辐照；
f、当水力压裂设备的压力表显示压力明显上升时，将瓦斯抽采管（10）与井下瓦斯管网连接，进行瓦斯抽采。
2.根据权利要求1所述的一种基于微波辐照的煤层水力压裂强化增透方法，其特征在于：所述的微波护管（6）为既能透射微波又能保护微波天线（5）和波导管（4）的聚四氟乙烯材质管。
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