水力壓裂技術(shù)在煤礦瓦斯治理中的研究與應(yīng)用

1、水力壓裂技術(shù)在煤礦瓦斯治理中的研究與應(yīng)用 水力壓裂技術(shù)在煤礦瓦斯治理中的研究與應(yīng)用 摘 要 隨著我國科技的不斷開展，水力壓裂的技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注，目前正逐漸的被應(yīng)用在煤礦的瓦斯治理當(dāng)中。因為煤礦的煤層透氣功能比擬差，同時瓦斯的含量又非常的高，因此常用的瓦斯治理技術(shù)根本沒有方法到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。本文主要是以新型技術(shù)水力壓裂技術(shù)為研究對象，之后對煤炭瓦斯治理中水力壓裂技術(shù)的概述、水力壓裂技術(shù)的開展?fàn)顩r以及水力壓裂技術(shù)的原理三個方面對研究對象進行進一步的探討和研究。 關(guān)鍵詞 水力壓裂技術(shù)；煤礦；瓦斯；治理 中圖分類號TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708116-0194-02 在我國所有的

2、煤礦當(dāng)中，大局部煤礦煤層透氣性都比擬差，另外瓦斯的含量也是非常高的，因此，在礦難事故當(dāng)中，瓦斯事故的比例非常的大，同時所帶來的經(jīng)濟損失以及人員傷亡也是最大的。煤層開采的越深，突出的煤層就越多，平安方面的隱患也就越大。在以往的煤礦瓦斯治理當(dāng)中，缺乏行之有效的治理方法，而隨著水力壓裂技術(shù)的逐步使用，可以進一步的提高煤層的透氣功能，同時還能不斷降低煤層中的瓦斯含量。 1 煤炭瓦斯治理中水力壓裂技術(shù)的概述 一般情況下，各大煤礦在對突出的煤層進行采集的過程中，都會使用一些方法來對突出的煤層進行防治，防止事故的產(chǎn)生?？墒窃谖覈?，大局部的煤礦瓦斯突出的煤層都是透氣性比擬差的煤層，這就給煤層瓦斯的采集帶來了很

3、多技術(shù)方面的問題，必須得對它進行卸壓并且要增加透氣性。從現(xiàn)在的情況來看，國際上對煤層進行減壓以及增加透氣性的技術(shù)方案主要包含：對煤層進行注水，對煤層的保護層進行開采以及對深孔進行爆破等相關(guān)方法，這些方法和技術(shù)在煤層的開采過程中雖然起到了一定的效果，但是還有一些問題存在。比方：對煤層保護層開采的方法，雖然對煤層群的減壓效果還不錯，可是對于單一的、透氣性差的煤層卻作用不是很大。而通過很多實驗說明，水力壓裂的技術(shù)，在上述問題的解決上面效果就比擬好。 2 水力壓裂技術(shù)的開展?fàn)顩r 2.1 對水力壓裂技術(shù)的整體優(yōu)化 水力壓裂技術(shù)的中心思想是根據(jù)國際上單井壓裂技術(shù)的概念而產(chǎn)生的，可是壓裂技術(shù)整體優(yōu)化的思想是

4、在上世紀(jì)八九十年代在我國提出來的，同時在我國的很多個大型的瓦斯煤礦以及油田得到了逐步的使用和推廣。其中整體分析的目標(biāo)是能夠讓整個煤礦得到更好的研發(fā)效果，分析的整體思路是把整個的煤層當(dāng)成一個分析單元，同時對整個煤層的所有參數(shù)進行全部覆蓋，進一步分析和研究，以這個為前提，根據(jù)不一樣的縫隙長度等指標(biāo)的變化情況，選擇最好的縫隙尺寸以及導(dǎo)流方面的能力。同時要在現(xiàn)場做好實施以及分析和研究的工作，從而對整體的優(yōu)化壓裂技術(shù)進行逐步的完善。其中分析和研究的主要方法有：在實驗室進行試驗、對縫隙的模擬、對試井進行研究、現(xiàn)場的檢測以及對質(zhì)量的監(jiān)督和管理等等。 2.2 壓裂技術(shù)的研發(fā)及對其方位的布井 壓裂的研發(fā)思路與壓

5、裂技術(shù)的整體優(yōu)化相比擬，思路根本上是差不多的，同時研發(fā)的方案也根本上相同。它們之間的核心區(qū)別是在對井網(wǎng)進行研發(fā)和部署之間，就要對就地應(yīng)力的具體方向與水力縫隙之間的關(guān)系進行考慮，同時盡最大的能力對水力縫隙的潛力進行發(fā)揮，以到達(dá)對稀井網(wǎng)進行合理化采集的目標(biāo)。在對內(nèi)容的分析上面，比壓裂的整體優(yōu)化多出一項分析內(nèi)容，并且這個內(nèi)容非常的重要，就是對儲層就地應(yīng)力場的分析，其中最重要的是對最大主應(yīng)力方向的分析。目前煤層縫隙方向的變化非常大，根據(jù)這個具體情況，相關(guān)部門提出了根據(jù)地應(yīng)力的方向進行布井的壓裂技術(shù)，從而到達(dá)水力縫隙系統(tǒng)與井網(wǎng)之間的匹配。 2.3 重復(fù)性的水力壓裂技術(shù) 目前國際上在以下的幾個方面取得了很

6、好的開展： 第一，選層選井方面的技術(shù)。對相關(guān)專家的成功經(jīng)驗以及模糊邏輯等方面的技術(shù)綜合在一起來使用，對重復(fù)性壓裂技術(shù)選層旋井模型進行研發(fā)。 第二，對地應(yīng)力場變化的預(yù)測技術(shù)做出了研發(fā)。在國際上其模型已經(jīng)成功的研發(fā)，能夠?qū)Χ鄠€煤礦的地應(yīng)力場變化情況進行預(yù)測。分析的結(jié)果顯示，就地應(yīng)力場的實際變化主要是由井之間的距離、研發(fā)的時間、原水平的主應(yīng)力差等方面的因素決定的。與井之間的距離越小、研發(fā)時間越長、原水平的主應(yīng)力差越小等就更加容易引起就地應(yīng)力方位發(fā)生一定的變化。重復(fù)壓裂最好的時機，就是就地應(yīng)力方向產(chǎn)生一定變化的時機，另外，變化產(chǎn)生的越大，時機就越成熟。 3 水力壓裂技術(shù)的原理 水力壓裂技術(shù)就是把大批量

7、含有砂子的高壓水或者是其它的一些液體灌到煤層當(dāng)中，讓煤層產(chǎn)生裂痕，出現(xiàn)空隙之后砂子就會留在空隙當(dāng)中，砂子起到支撐劑的作用，它可以防止空隙再次合在一起，這樣就能夠不斷的提高煤層的透氣效果，從而為瓦斯的抽取提供了更加方便的條件。 煤產(chǎn)生的過程當(dāng)中，會有很多的裂縫和空隙產(chǎn)生，可是因為地質(zhì)方面的情況以及煤的質(zhì)變情況，導(dǎo)致空隙間的通暢情況不一樣，從而嚴(yán)重的影響著煤層的透氣效果，利用煤層打鉆的方法，來對含有砂子的高壓水或者其它的液體進行水力壓裂，這些高壓的水由這些空隙和裂縫進入到煤層，然后這些帶著具有高壓能量的水會持續(xù)的在煤層當(dāng)中不斷的流淌。大家都知道，水沒有方法進行壓縮，伴隨著這些高壓力水壓力的不斷增強

8、，會在煤層的內(nèi)部對煤壁面產(chǎn)生高壓力的支撐，讓煤層的弱面產(chǎn)生擴張和延展，在這個過程當(dāng)中，高壓力水里面所含有的砂子也會同時進到新產(chǎn)生的裂縫當(dāng)中，這樣就可以防止裂縫再次合起來。經(jīng)過這樣的一個過程，煤層之間的縫隙就會通暢，之后產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)和一個通道，方便煤層內(nèi)部瓦斯的轉(zhuǎn)移，增強了煤層的透氣功能，這樣才能便于對大面積瓦斯的采集。 4 結(jié)論 綜上所述，在我國，瓦斯煤礦的比例比擬大，這種煤礦的煤層往往透氣性不是很好，瓦斯的含量又相比照擬多，因此危險系數(shù)就隨指增高。而水力壓裂技術(shù)在煤礦瓦斯治理中的逐漸使用，提高了煤層的透氣功能，降低了瓦斯給煤礦帶來的壓力，從而減少了礦難的發(fā)生。平安問題是重中之重，煤礦行業(yè)應(yīng)該對這種新型的技術(shù)給予高度的重視，這樣不僅可以降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟損失，同時還能減少礦難給人員帶來的傷亡。 參考文獻(xiàn) 【1】肖知國，王兆豐.煤層注水防治煤與瓦斯突出機理的研究現(xiàn)