CN111350535B - 一种基于压裂治理矿井瓦斯最优化方法 - Google Patents

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
    • E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures

Abstract

本发明公开了一种基于压裂治理矿井瓦斯最优化方法，具体包括：明确工作面地质动力环境及煤层和顶板、底板力学参数；数值模拟初步确定压裂影响半径；现场布置压裂孔及检验孔并获取检验孔初始瓦斯浓度、瓦斯纯量；现场实施压裂；保压并实时监测检验孔的参量；建立检验孔参量与时间的关系式并确定最优抽采时间段；在此时间段内施工抽采孔完成压裂影响半径内的工作面瓦斯抽采；重复上述操作直到整个工作面全部完成瓦斯抽采。本发明对工作面分段实行“压裂→抽采”交替循环工艺，工序简单、成本低，在精确获取压裂影响范围的前提下获取了该工艺的最优抽采时间段，可充分发挥压裂增透优势的最大化，实现了压裂治理矿井瓦斯的最优化。

Description

一种基于压裂治理矿井瓦斯最优化方法
技术领域
本发明涉及矿井瓦斯治理技术领域，具体涉及一种基于压裂治理矿井瓦斯最优化方法。
背景技术
瓦斯抽采可预防煤和瓦斯涌出、煤与瓦斯突出甚至煤岩瓦斯复合型动力灾害等事故，是矿井瓦斯治理的有效手段。然而，我国绝大多数煤层渗透率低，不采取任何治理措施前提下的单纯瓦斯抽采难以取得令人满意的效果，因此，在充分治理含瓦斯煤层的基础上实施瓦斯抽采是一个更为科学和合理的举措。
目前瓦斯治理的方法普遍为：水力压裂增透、高压水射流扩孔增透、水力割缝增透、深孔控制预裂爆破增透等，这些方法治理效果好坏不一且存在各自局限性。主要原因一是煤层赋存地质动力环境复杂且不同地区的煤层变质程度不一，二是瓦斯含量、瓦斯压力等不尽相同，进而导致相同的技术手段在不同地域实施达到的效果往往差别巨大。因此，在确定某种有效瓦斯治理方法前提下如何充分发挥该方法的优势并最大化利用，显然已成为实施矿井瓦斯高效抽采并取得较为理想的瓦斯治理效果的首要前提 。
发明内容
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于压裂治理矿井瓦斯最优化方法，其特征是，包括：
步骤1.明确工作面地质动力环境及煤层和顶板、底板力学参数；
步骤2.根据步骤1进行数值模拟，确定设定压裂参数下的压裂影响半径；
步骤3.根据步骤2现场布置压裂孔及检验孔并获取检验孔初始瓦斯浓度、瓦斯纯量；
步骤4.现场实施压裂；
步骤5.保压并实时监测检验孔瓦斯浓度、瓦斯纯量；
步骤6.统计步骤5记录的不同时刻检验孔瓦斯浓度、瓦斯纯量并结合步骤3监测数据建立压裂起始直至保压过程中时间与瓦斯浓度、瓦斯纯量的关系式；
步骤7.施工抽采孔并根据步骤6建立的关系式确定最优抽采时间段；
步骤8.在步骤7确定最优抽采时间段内完成压裂影响半径内的工作面瓦斯抽采；
步骤9.重复步骤4～步骤8，直到完成整个工作面的瓦斯抽采。
所述步骤3检验孔布置原则为：以步骤2数值模拟压裂影响半径为水平距离布置第一检验孔，在第一检验孔两侧水平距离每隔5m对称布置一组检验孔，总共布置三组检验孔，进一步精确确定压裂影响半径。
所述压裂为水力压裂或复合酸化压裂。
本发明的有益效果：
1.本发明通过建立压裂效果(瓦斯浓度、瓦斯纯量)与时间的关系确定了压裂之后的最优抽采时间段，使得压裂治理矿井瓦斯优势达到最大化，是一种高效的矿井瓦斯抽采方法，可获取较为理想的矿井瓦斯治理效果。
2.本发明对工作面分段实行“压裂→抽采”交替循环工艺，工序简单，成本低，并获取了压裂结束直至抽采开始的时间差即最优抽采时间段，使得压裂效果最优化。
3.利用本发明建立的压裂最优化方法，可为类似矿井实施压裂效果考察提供有益借鉴，充分指导现场实践。
附图说明
图1是本发明一种基于压裂治理矿井瓦斯最优化方法整体流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于压裂治理矿井瓦斯最优化方法，其特征是，包括：
步骤1.明确工作面地质动力环境及煤层和顶板、底板力学参数；
步骤2.根据步骤1进行数值模拟，确定设定压裂参数下的压裂影响半径；
步骤3.根据步骤2现场布置压裂孔及检验孔并获取检验孔初始瓦斯浓度、瓦斯纯量；
步骤4.现场实施压裂；
步骤5.保压并实时监测检验孔瓦斯浓度、瓦斯纯量；
步骤6.统计步骤5记录的不同时刻检验孔瓦斯浓度、瓦斯纯量并结合步骤3监测数据建立压裂起始直至保压过程中时间与瓦斯浓度、瓦斯纯量的关系式；
步骤7.施工抽采孔并根据步骤6建立的关系式确定最优抽采时间段；
步骤8.在步骤7确定最优抽采时间段内完成压裂影响半径内的工作面瓦斯抽采；
步骤9.重复步骤4～步骤8，直到完成整个工作面的瓦斯抽采。
所述步骤3检验孔布置原则为：以步骤2数值模拟压裂影响半径为水平距离布置第一检验孔，在第一检验孔两侧水平距离每隔5m对称布置一组检验孔，总共布置三组检验孔，进一步精确确定压裂影响半径。
所述压裂为水力压裂或复合酸化压裂。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种基于压裂治理矿井瓦斯最优化方法，其特征是，包括：
步骤1. 明确工作面地质动力环境及煤层和顶板、底板力学参数；
步骤2. 根据步骤1进行数值模拟，确定设定压裂参数下的压裂影响半径；
步骤3. 根据步骤2现场布置压裂孔及检验孔并获取检验孔初始瓦斯浓度、瓦斯纯量；
步骤4. 现场实施压裂；
步骤5. 保压并实时监测检验孔瓦斯浓度、瓦斯纯量；
步骤6. 统计步骤5记录的不同时刻检验孔瓦斯浓度、瓦斯纯量并结合步骤3监测数据建立压裂起始直至保压过程中时间与瓦斯浓度、瓦斯纯量的关系式；
步骤7. 施工抽采孔并根据步骤6建立的关系式确定最优抽采时间段；
步骤8. 在步骤7确定最优抽采时间段内完成压裂影响半径内的工作面瓦斯抽采；
步骤9. 重复步骤4~步骤8，直到完成整个工作面的瓦斯抽采；
所述步骤3检验孔布置原则为：以步骤2数值模拟压裂影响半径为水平距离布置第一检验孔，在第一检验孔两侧水平距离每隔5 m对称布置一组检验孔，总共布置三组检验孔，进一步精确确定压裂影响半径。
2.根据权利要求1所述一种基于压裂治理矿井瓦斯最优化方法，其特征是，所述压裂为水力压裂或复合酸化压裂。
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