一种低透气性煤层井下水砂压裂瓦斯抽采方法

摘要

一种低透气性煤层井下水砂压裂瓦斯抽采方法，目的是使气体空腔断面相互沟通，提高煤层透气性；本发明方法是从底板岩石预抽巷向工作面顺槽施工水砂压裂钻孔，进行水砂压裂后再进行打钻抽放；若最高压力在35MPa以下，采用胶囊封孔的方式进行封孔；启动压裂泵后，将前置液注入施工煤层；待煤层裂缝形成并达到要求后开始注入携砂液，施工压力快速上升时停止注入；继续注入前置液再次进行煤层压力补偿，待液体施工压力下降至10Mp，再次注入携砂液，施工压力快速上升时停止注入；接着注入顶替液；关闭井口等到煤层压力缓慢释放后，用高压水对压裂孔进行洗孔；所在区域排水；如压裂时采用胶囊封孔，取出胶囊进行封孔，接入抽采管路进行抽采。

主权项

一种低透气性煤层井下水砂压裂瓦斯抽采方法，其特征是：（1）钻孔布孔方式及施工：从底板岩石预抽巷向工作面顺槽施工水砂压裂钻孔，进行水砂压裂后再进行打钻抽放；底板岩石预抽巷段封孔效果好于煤巷段；（2）封孔：若施工最高工作压力在35MPa以下，采用胶囊封孔的方式进行封孔，胶囊封孔器要求抗压强度达到40MPa以上，扩张系数大于150%，单节胶筒长度不小于1 m；若穿层钻孔的岩石段大于20 m且施工压力超过35MPa，则采用水泥砂浆封孔，水泥砂浆封孔段长度不小于20 m；（3）前置液注入：启动压裂泵后，将前置液注入施工煤层，液体注入量远超其在煤层中的泄漏量，故而缓慢升压，当压裂泵排出的液体泵注压力达到煤储层地质破裂压力后,迫使煤层被撑开形成裂缝，继续泵注压裂液，可以扩大裂隙直至达到理想的裂缝深度和宽度范围；前置液注入量一般为80‑100m³；所述前置液是清水或活性水压裂液；（4）携砂液注入：待煤层裂缝形成并达到要求、液体压力平稳后开始注入初始携砂液；初始携砂液中石英砂所占重量比为3%‑5%；石英砂采用粒径为0.15‑0.30 mm石英砂；当出现施工压力快速上升时应暂时停止注入初始携砂液；（5）再次注入前置液和携砂液：继续注入前置液再次进行煤层压力补偿以扩撑裂缝，待液体施工压力下降至10Mp并保持稳定时，注入二次携砂液；二次携砂液所用石英砂是粒径为0.45‑0.9mm的中粒石英砂，二次携砂液中石英砂所占重量比为8‑11%；若施工压力出现快速上升时停止注入二次携砂液；（5）顶替液注入：携砂液加注完后接着继续注入顶替液，注入压力为15‑18MPa，注入液量为2‑3m³；以便使设备管道和压裂孔内残留的砂粒进入到压开的煤体裂缝中，不至于堵孔影响后期的抽采效果；顶替液注入后，压裂作业完成；（6）洗孔：关闭井口等到煤层压力缓慢释放后，用1‑2MPa的高压水利用压裂孔进行洗孔作业；待只有少量煤粒或砂粒排出时停止洗孔；一般洗孔时间为5~8 min；（7）排水：因在底板预抽巷所施工的压裂钻孔均为仰角孔，高压水可自煤孔中自由流出，需做好压裂孔所在区域的排水工作，必要时通过施工专用排水渠进行排水；（8）封孔联管抽采：若压裂时采用胶囊封孔，则需取出胶囊后按已有抽采钻孔封孔方式进行封孔，确保封孔合格之后接入抽采管路进行抽采；在孔口抽采管上留有相应的接口，可进行抽采浓度、流量等参数的测试；如果为水泥砂浆封孔，则通过变径接头接入已有抽采管路进行抽采。