CN111929422A - 一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，步骤是：在煤层中水平定距布置正极致裂孔和负极致裂孔，在两致裂孔的垂直平分线上布置多个测量孔，将致裂孔密封并分别低压注入液体示踪剂；将正电极置入正极致裂孔中，负电极置入负极致裂孔中，启动高压电脉冲致裂系统进行致裂；致裂完成后，再次向致裂孔中注入液体示踪剂，注入结束后再次密封；比较致裂前后测得的各测量孔中瓦斯气体浓度数据和有无液体示踪剂，判断井下高压电脉冲增渗的有效作用范围，为下一阶段致裂布孔提供位点参考，本发明可以通过对气液两相参数的综合测定结果判断出高压电脉冲致裂增渗技术的有效作用范围，并可以定性定量的得出后续致裂孔的布置方案。
Description
技术领域
本发明涉及矿井瓦斯增渗技术领域，具体涉及一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法。
背景技术
近年来，由于我国煤矿开采逐步进入深部开采阶段，地应力高、瓦斯抽采困难等问题尤为突出，而解决这一问题的关键就在于瓦斯抽采，利用钻孔对区域煤层的瓦斯进行抽采是一种重要的瓦斯治理措施。目前，基于高压电脉冲技术的新型钻头已经取得了突破性进展，并在井下的应用中显现出其简单有效的实践优势。但由于不同矿井井下的实际情况以及各式煤种煤性的差异，加之复杂的煤层赋存条件等的影响，为了使高压电脉冲致裂增渗技术得到进一步的推广应用，急需一种能够测定该技术在特定井下实际条件下致裂增渗范围的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，旨在简便而准确地测定高压电脉冲技术在具体井下条件下的实际作用范围，实现该技术的快速推广应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，具体步骤是：
(1)在煤层中水平定距布置一个正极致裂孔和一个负极致裂孔；
(2)在正极致裂孔和负极致裂孔的垂直平分线上布置多个测量孔，并在各测量孔中分别布置一个瓦斯传感器；
(3)将正极致裂孔和负极致裂孔密封并分别低压注入液体示踪剂，测试各测量孔的瓦斯气体浓度及有无液体示踪剂；
(4)将与高压电脉冲发生器相连的正电极置入正极致裂孔中，将与高压电脉冲发生器相连的负电极置入负极致裂孔中，启动高压电脉冲致裂系统进行致裂；
(5)高压电脉冲致裂工作完成后，再次向正极致裂孔和负极致裂孔中低压注入液体示踪剂，注入结束后再次密封，测试各测量孔的瓦斯气体浓度及有无液体示踪剂；
(6)比较致裂前后测得的各测量孔中瓦斯气体浓度数据和有无液体示踪剂，判断井下高压电脉冲增渗的有效作用范围，为下一阶段致裂布孔提供位点参考，判断依据是测量孔致裂后测得的瓦斯气体浓度比致裂前测得的瓦斯气体浓度明显增加，或该测量孔在致裂前没有测得液体示踪剂，而致裂后测得，以上两种结果均表明该测量孔属于高压电脉冲致裂增渗的有效作用范围。
优选的，测量孔测试瓦斯气体浓度的具体步骤是：瓦斯传感器的读数平衡至少2小时，读取稳定值，且选取不少于3组偏差较小的稳定值，取平均值作为该孔测定的瓦斯浓度稳定值。
优选的，正极致裂孔和负极致裂孔之间的距离为4m-10m。
优选的，步骤(2)中所述测量孔的布置方式采用等距布置，相邻测量孔之间的距离为1m-5m。
优选的，步骤(2)中所述测量孔的布置方式采用远离致裂孔方向的渐近梯度布置，以提高测量精度，其中相邻测量孔之间最大距离为4m-6m，最小距离为0.5m-3m。
更优选的，所述测量孔以正极致裂孔和负极致裂孔的连线为对称轴呈对称分布。
优选的，所述液体示踪剂为碘化钾、溴化钠、硫氰酸铵等化学示踪剂。
优选的，步骤(3)和步骤(5)中密封采用高分子发泡材料，从而减小微小压力条件下的形变，操作简单，封孔快。
优选的，步骤(3)和步骤(5)中注入液体示踪剂的压力为0.5MPa-2MPa，较小的注液压力可减小注液工序对煤体渗透性的影响，保证高压电脉冲致裂效果。
进一步地，有效致裂范围的测量孔与致裂孔的最大垂直距离为X，则X为高压电脉冲的有效致裂增渗半径，布置下一组致裂孔与本组致裂孔的垂直距离至少为2X。
根据测定结果，认为距离致裂孔最远且属于有效致裂范围的测量孔与距离致裂孔最近且属于非有效致裂范围的测量孔两者间距离的二分之一是误差距。误差距越小则测定结果越精确。
与现有技术相比，本发明可以通过对气液两相参数的综合测定结果判断出高压电脉冲致裂增渗技术的有效作用范围，并可以定性定量的得出后续致裂孔的布置方案，为高压电脉冲致裂增渗技术在不同矿井煤层条件下的快速使用和有效实施提供了技术支撑。
附图说明
图1为本发明实施例1中采用沿致裂孔垂直平分线等距布置测量孔的孔位图。
图2为本发明实施例2中采用沿致裂孔垂直平分线远离致裂孔方向渐近梯度布置测量孔的孔位图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示为测量孔采取沿致裂孔垂直平分线的等距布置方式。在本实施例中，A致裂孔和B致裂孔分别为正极致裂孔和负极致裂孔，在两个致裂孔的垂直平分线上布置了C、D、E、F、G、H六个测量孔，E孔与F孔、D孔与G孔、C孔与H孔分别对称，具体包括以下步骤：
(1)依据实际情况，在煤层中水平布置正极致裂孔A和负极致裂孔B，正极致裂孔和负极致裂孔之间的距离为2a，即4m-10m；
(2)在正极致裂孔A和负极致裂孔B的垂直平分线上等距布置C、D、E、F、G、H测量孔六个，相邻测量孔之间的间距为b，即1m-5m；在六个测量孔中分别布置一个瓦斯传感器；
(3)将正极致裂孔和负极致裂孔采用高分子发泡材料密封并分别低压注入液体示踪剂，液体示踪剂可以选用碘化钾、溴化钠、硫氰酸铵等化学示踪剂，注入压力为0.5MPa-2MPa，由各测量孔中的瓦斯传感器测试瓦斯气体浓度，并从各测量孔中取样测试有无液体示踪剂；测试瓦斯气体浓度的具体步骤是：瓦斯传感器的读数平衡至少2小时，读取稳定值，且选取不少于3组偏差较小的稳定值，取平均值作为该孔测定的瓦斯浓度稳定值；
(4)将与高压电脉冲发生器相连的正电极和负电极分别置入正极致裂孔A和负极致裂孔B，启动高压电脉冲致裂系统对煤层进行致裂；
(5)高压电脉冲致裂工作完成后，再次向正极致裂孔A和负极致裂孔B中低压注入液体示踪剂，注入结束后再次采用高分子发泡材料密封，测试各测量孔中的瓦斯气体浓度及有无液体示踪剂；
(6)比较致裂前后各测量孔测得的瓦斯气体浓度数据和有无液体示踪剂，判断井下高压电脉冲增渗的有效作用范围，为下一阶段致裂布孔提供位点参考；判断依据是测量孔致裂后测得的瓦斯气体浓度比致裂前测得的瓦斯气体浓度明显增加，或该测量孔在致裂前没有测得液体示踪剂，而致裂后测得，以上两种结果均表明该测量孔属于高压电脉冲致裂增渗的有效作用范围。
经判断，在本实施例中，距离致裂孔最远且属于有效致裂范围的测量孔是D，距离致裂孔最近且属于非有效致裂范围的测量孔是C，则误差距为b/2，即0.5-2.5m。
实施例2
如图2所示为测量孔采取沿致裂孔垂直平分线远离致裂孔方向的渐近梯度布置方式。在本实施例中，A致裂孔和B致裂孔分别为正极致裂孔和负极致裂孔，在致裂孔的垂直平分线上布置了C、D、E、F、G、H、I七个测量孔，F孔与G孔、E孔与H孔、D孔与I孔分别对称，其中E孔和F孔之间间距为b，D孔和E孔之间间距为c，C孔和D孔之间间距为d，且b>c>d，即b为4m-6m，d为0.5m-3m。具体操作步骤同实施例1。
经判断，在本实施例中，距离致裂孔最远且属于有效致裂范围的测量孔是D，距离致裂孔最近且属于非有效致裂范围的测量孔是C，则误差距为d/2，即0.25m-1.5m。此布置方式增加了远离致裂孔区域的测量密度，从而提高了测量精度和准确度。
以上实施例仅为本发明的最优实施例，不限于以上实施例的任何依据本发明本质性技术方法，或基于本发明的简易修改和同等变动，均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，其特征在于：具体步骤是：
(1)在煤层中水平定距布置一个正极致裂孔和一个负极致裂孔；
(2)在正极致裂孔和负极致裂孔的垂直平分线上布置多个测量孔，并在各测量孔中分别布置一个瓦斯传感器；
(3)将正极致裂孔和负极致裂孔密封并分别低压注入液体示踪剂，测试各测量孔的瓦斯气体浓度及有无液体示踪剂；
(4)将与高压电脉冲发生器相连的正电极置入正极致裂孔中，将与高压电脉冲发生器相连的负电极置入负极致裂孔中，启动高压电脉冲致裂系统进行致裂；
(5)高压电脉冲致裂工作完成后，再次向正极致裂孔和负极致裂孔中低压注入液体示踪剂，注入结束后再次密封，测试各测量孔的瓦斯气体浓度及有无液体示踪剂；
(6)比较致裂前后测得的各测量孔中瓦斯气体浓度数据和有无液体示踪剂，判断井下高压电脉冲增渗的有效作用范围，为下一阶段致裂布孔提供位点参考，判断依据是测量孔致裂后测得的瓦斯气体浓度比致裂前测得的瓦斯气体浓度明显增加，或该测量孔在致裂前没有测得液体示踪剂，而致裂后测得，以上两种结果均表明该测量孔属于高压电脉冲致裂增渗的有效作用范围。
2.根据权利要求1所述的一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，其特征在于：测量孔测试瓦斯气体浓度的具体步骤是：瓦斯传感器的读数平衡至少2小时，读取稳定值，且选取不少于3组偏差较小的稳定值，取平均值作为该孔测定的瓦斯浓度稳定值。
3.根据权利要求1所述的一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，其特征在于：正极致裂孔和负极致裂孔之间的距离为4m-10m。
4.根据权利要求1所述的一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，其特征在于：步骤(2)中所述测量孔的布置方式采用等距布置，相邻测量孔之间的距离为1m-5m。
5.根据权利要求1所述的一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，其特征在于：步骤(2)中所述测量孔的布置方式采用远离致裂孔方向的渐近梯度布置，相邻测量孔之间最大距离为4m-6m，最小距离为0.5m-3m。
6.根据权利要求4或5所述的一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，其特征在于：所述测量孔以正极致裂孔和负极致裂孔的连线为对称轴呈对称分布。
7.根据权利要求1所述的一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，其特征在于：所述液体示踪剂为碘化钾、溴化钠、硫氰酸铵中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，其特征在于：步骤(3)和步骤(5)中密封采用高分子发泡材料。
9.根据权利要求1所述的一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，其特征在于：步骤(3)和步骤(5)中注入液体示踪剂的压力为0.5MPa-2MPa。
10.根据权利要求1所述的一种煤层高压电脉冲致裂增渗范围的测定方法，其特征在于：有效致裂范围的测量孔与致裂孔的最大垂直距离为X，则X为高压电脉冲的有效致裂增渗半径，布置下一组致裂孔与本组致裂孔的垂直距离至少为2X。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201113 |