CN110426501A - 一种基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法，包括如下步骤：步骤S1，对水力压裂作业点附近的煤层取样并对煤样进行原始盐度检测，测得煤样的原始盐度为a；步骤S2，施工压裂钻孔，并通过该压裂钻孔进行水力压裂，水力压裂所使用的压裂液的盐度为b，其中b>a；步骤S3，水力压裂结束之后，在压裂钻孔的周围沿煤层的走向和煤层的倾向布设多个取样点，分别对各取样点的煤层进行取样并对煤样进行盐度检测，将各取样点盐度的变化与原始盐度a进行对比，确定水力压裂的影响范围。本发明受井下作业环境干扰相对较小，准确性更高，测试结果简单，便于操作。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿井下水力压裂技术领域，具体涉及一种基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法。
背景技术
煤炭资源仍旧是我国能源的主要组成部分，据统计2017年煤炭占我国一次能源消费的60％，预计到2020年煤炭依旧会占我国一次能源消费的58％左右，煤炭资源对我国国民经济具有不可替代的作用。我国煤层气资源丰富，但是煤层气开发及利用技术还有待提高。随着资源的枯竭和对环境的重视，采取煤与伴生资源的共采是我国煤炭开采的之路，其中瓦斯(煤层气)即是煤炭中一种清洁高效能源，我国煤层气地质资源量30.05×1013m3，可采资源量12.50×1013m3，对其进行开采前景广阔。
我国从20世纪50年代开始进行瓦斯抽采，经过50多年研究和现场实践，我国的煤矿瓦斯灾害事故得到有力控制，在瓦斯抽采方面已经形成了采前、采中、采后等系统化、立体化、全时空的瓦斯抽采成套技术体系，但是不可否认我国煤矿瓦斯灾害事故控制、煤层气开发及利用与美国、澳大利亚等欧美发达国家还存在很大的差距。2018年我国瓦斯抽采量129亿立方米，利用量51亿立方米，利用率仅39.5％，全国煤矿平均瓦斯抽采率约为34％，瓦斯抽采平均浓度不到20％。我国瓦斯抽采率和抽采浓度低的主要原因是我国煤层瓦斯赋存条件复杂，瓦斯开发难度远远高于美国、澳大利亚等国家，我国95％以上高瓦斯、突出煤层为低透气性类型，渗透率从0.001～0.5mD不等，地质构造复杂、煤质松软，构造煤分布广泛，多数煤层属于“三高一低”(高煤层气含量、高储层压力、高饱和度、低渗透性)。
增加煤层透气性是提高瓦斯抽采效果的直接技术措施，对节约瓦斯治理、煤层气开发、利用成本有关键作用。随着近些年来增透技术发展，水力压裂技术对提高煤层透气性起到了显著作用，经过对煤层水力压裂之后煤层的透气性得到显著改善，显著提高了瓦斯抽采效果。
水力压裂过程中还存在一些亟需解决问题，目前行业对水力压裂影响范围考察仍然在尝试、探索阶段，对压裂影响范围的考察主要是根据后期瓦斯抽采浓度、流量、时间的关系来初步判断水力压裂效果，该种办法还有待进一步提高，需要开发新的水力压裂影响范围的考察办法。
现对煤矿井下水力压裂影响范围的考察主要瞬变电磁法、微震法，由于煤矿井下作业环境复杂，瞬变电磁法、微震法受到外界影响较多，使得其测试误差较大，另外采用物探的测试方法，需要专业人员对测试结果进行解释，专业性要求较高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法，其受井下作业环境干扰相对较小，准确性更高，测试结果直观，便于操作。
本发明提供了一种基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法，包括如下步骤：
步骤S1，对水力压裂作业点附近的煤层取样并对煤样进行原始盐度检测，测得煤样的原始盐度为a；
步骤S2，施工压裂钻孔，并通过该压裂钻孔进行水力压裂，水力压裂所使用的压裂液的盐度为b，其中b>a；
步骤S3，水力压裂结束之后，在压裂钻孔的周围沿煤层的走向和煤层的倾向布设多个取样点，分别对各取样点的煤层进行取样并对煤样进行盐度检测，将各取样点盐度的变化与原始盐度a进行对比，确定水力压裂的影响范围。
进一步地，步骤S3的具体操作步骤为：水力压裂结束之后，在底板巷道中，沿着煤层走向距离压裂钻孔L的取样点施工取样钻孔，同样沿煤层倾向距离压裂钻孔L的取样点施工取样钻孔,通过取样钻孔用煤芯管取煤样，测定取样的盐度，如果相距L的取样点取样测试盐度与原始盐度a无变化，则按照l间距向靠近压裂钻孔的取样点继续取样测试，如相距L的取样点取样测试盐度大于原始盐度a，则继续按照l距离向逐渐远离压裂钻孔方向的取样点继续取样测试，直到取样点的盐度与原始盐度基本一致，最终测定范围即是水力压裂的影响范围。
进一步地，所述L＝50m，所述l＝10m或5m。
进一步地，在步骤S1和S3中，煤样盐度检测的具体步骤为：分别将一定质量的煤样和一定体积的纯净水加入容器中，使得煤样和水在容器中充分混合，一段时间后，采用高精度盐度测试仪测量出容器中的水溶液的盐度。
进一步地，在步骤S2中，水力压裂所使用的压裂液的盐度为3％。
进一步地，在步骤S1中，在水力压裂作业地点附近取多个煤样进行原始盐度检测，原始盐度为a等于各煤样的盐度的最大值。
本发明的有益效果体现在：本发明水力压裂采用盐度相对较高的压裂液，压裂液渗透进入煤层后，水力压裂影响范围内的煤层的盐度提高，水力压裂影响范围以外的盐度不会变化，因此，水力压裂结束之后，通过对压裂钻孔的周围的煤样进行取样盐度检测，即可确定压裂钻孔周围煤层的盐度变化，发生盐度变化的区域即为水力压裂的影响范围。
因此，本申请能够测定出水力压裂钻孔压裂影响范围，从而指导煤矿进行有效的水力压裂增透措施，相对于现有技术，该方法操作更简单，测试的结果直观，对专业性的要求较低，一般的技术人员即可完成，并且，其受井下作业环境干扰相对较小，准确性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例的压裂钻孔和各取样钻孔的平面布置图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图2的B-B剖视图；
图4为本发明实施例的盐度检测示意图。
附图中，1表示煤层；2表示底板巷道；3表示压裂钻孔；4表示取样点；5表示取样钻孔；6表示量杯；7表示煤样；8表示纯净水；9表示高精度盐度测试仪。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
本发明提供了一种基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法，包括如下步骤：
步骤S1，对水力压裂作业点附近的煤层1取样并对煤样7进行原始盐度检测，测得煤样7的原始盐度为a，为了使得原始盐度的值更准确，我们可以在水力压裂作业地点附近取多个煤样7进行原始盐度检测并取最大值；
步骤S2，施工压裂钻孔3，并通过该压裂钻孔3进行水力压裂，水力压裂所使用的压裂液的盐度为b，其中b>a，一般情况下，原始盐度a的值都比较小，水力压裂所使用的压裂液的盐度控制在3％左右即可；
步骤S3，水力压裂结束之后，在压裂钻孔3的周围沿煤层1的走向和煤层1的倾向布设多个取样点4，分别对各取样点4的煤层1进行取样并对煤样7进行盐度检测，将各取样点4盐度的变化与原始盐度a进行对比，确定水力压裂的影响范围。
作为一种具体的示例，水力压裂结束之后，在底板巷道2中，沿着煤层1走向距离压裂钻孔3L(本实施例中，L＝50m)的取样点4施工取样钻孔5(如图2所示)，同样沿煤层1倾向距离压裂钻孔3L的取样点4施工取样钻孔5(如图3所示),通过取样钻孔5用煤芯管取煤样7，测定取样的盐度，如果相距L的取样点4取样测试盐度与原始盐度a无变化，则按照l(本实施例中，l＝5m或者10m，l取值越小，测量的精度就越高)间距向靠近压裂钻孔3的取样点4继续取样测试，如相距L的取样点4取样测试盐度大于原始盐度a，则继续按照l距离向逐渐远离压裂钻孔3方向的取样点4继续取样测试，直到取样点4的盐度与原始盐度基本一致，最终测定范围即是水力压裂的影响范围，采用上述顺序对取样点4进行钻孔取样检测，能够以较快的速度确定水力压裂的影响范围，能够减少钻孔的数量。
煤样7盐度检测的具体步骤为：分别将一定质量的煤样7和一定体积的纯净水8加入容器中，使得煤样和水在容器中充分混合，一段时间后，采用高精度盐度测试仪9测量出容器中的水溶液的盐度。
作为一种具体的示例，在进行煤样盐度检测时，取500ml的量杯6，将取芯钻杆取的煤样7取100g左右放入量杯6中，然后加入200ml纯净水8，30分钟之后，将高精度盐度测试仪9放入量杯6，读取煤样7的盐度。
本发明水力压裂采用盐度相对较高的压裂液，压裂液渗透进入煤层1后，水力压裂影响范围内的煤层1的盐度提高，水力压裂影响范围以外的盐度不会变化，因此，水力压裂结束之后，通过对压裂钻孔3的周围的煤样7进行取样盐度检测，即可确定压裂钻孔3周围煤层1的盐度变化，发生盐度变化的区域即为水力压裂的影响范围。
因此，本申请能够测定出水力压裂钻孔3压裂影响范围，从而指导煤矿进行有效的水力压裂增透措施，相对于现有技术，该方法操作更简单，测试的结果直观，对专业性的要求较低，一般的技术人员即可完成，并且，其受井下作业环境干扰相对较小，准确性更高。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (6)
1.一种基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，对水力压裂作业点附近的煤层取样并对煤样进行原始盐度检测，测得煤样的原始盐度为a；
步骤S2，施工压裂钻孔，并通过该压裂钻孔进行水力压裂，水力压裂所使用的压裂液的盐度为b，其中b>a；
步骤S3，水力压裂结束之后，在压裂钻孔的周围沿煤层的走向和煤层的倾向布设多个取样点，分别对各取样点的煤层进行取样并对煤样进行盐度检测，将各取样点盐度的变化与原始盐度a进行对比，确定水力压裂的影响范围。
2.根据权利要求1所述的基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法，其特征在于，步骤S3的具体操作为：水力压裂结束之后，在底板巷道中，沿着煤层走向距离压裂钻孔L的取样点施工取样钻孔，同样沿煤层倾向距离压裂钻孔L的取样点施工取样钻孔,通过取样钻孔用煤芯管取煤样，测定取样的盐度，如果相距L的取样点取样测试盐度与原始盐度a无变化，则按照l间距向靠近压裂钻孔的取样点继续取样测试，如相距L的取样点取样测试盐度大于原始盐度a，则继续按照l距离向逐渐远离压裂钻孔方向的取样点继续取样测试，直到取样点的盐度与原始盐度基本一致，最终测定范围即是水力压裂的影响范围。
3.根据权利要求2所述的基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法，其特征在于，所述L＝50m，所述l＝10m或5m。
4.根据权利要求1所述的基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法，其特征在于，在步骤S1和S3中，煤样盐度检测的具体步骤为：分别将一定质量的煤样和一定体积的纯净水加入容器中，使得煤样和水在容器中充分混合，一段时间后，采用高精度盐度测试仪测量出容器中的水溶液的盐度。
5.根据权利要求1所述的基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法，其特征在于，在步骤S2中，水力压裂所使用的压裂液的盐度为3％。
6.根据权利要求1所述的基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法，其特征在于，在步骤S1中，在水力压裂作业地点附近取多个煤样进行原始盐度检测，原始盐度为a等于各煤样的盐度的最大值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191108 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |