本文關(guān)鍵詞：豫西構(gòu)造軟煤穿層鉆孔水力壓裂增透技術(shù)研究

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【摘要】：豫西煤田是高瓦斯礦區(qū),主采煤層二1煤煤質(zhì)松軟,透氣性系數(shù)小,瓦斯抽采率低,煤與瓦斯突出等瓦斯災(zāi)害成為制約礦井安全高效生產(chǎn)的瓶頸問題,迫切需要一定的技術(shù)能較好的改善煤層的透氣性。水力壓裂作為近年來廣泛使用的增透技術(shù),具有較好的應(yīng)用效果。但不同礦井由于地質(zhì)、構(gòu)造等條件的差異,所需的壓裂工藝參數(shù)也不盡相同。論文對研究區(qū)的瓦斯地質(zhì)條件特別是影響水力壓裂裂縫展布形態(tài)、瓦斯抽采率等的煤層煤質(zhì)特征、地應(yīng)力(大小、方向)、瓦斯含量進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)上,依據(jù)水力壓裂基本原理,以彈性力學(xué)理論為基礎(chǔ),對水力壓裂所需泵壓(破裂壓力、摩擦阻力)進(jìn)行了分析計(jì)算;運(yùn)用基于濾失效應(yīng)的水力壓裂形態(tài)預(yù)測模型對水力壓裂后裂縫的幾何尺寸進(jìn)行了分析計(jì)算;運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對壓裂前后煤層的透氣性、瓦斯抽采濃度、抽采流量、影響半徑、衰減周期等進(jìn)行了對比分析,取得了如下成果:研究區(qū)(埋深500m)煤體破裂壓力在13MPa~15MPa之間,所需最大泵壓在20MPa~25MPa之間;清水壓裂液在研究區(qū)具有一定的壓裂效果;壓裂后產(chǎn)生的裂縫為垂直縫,縫長在50m~60m,縫寬在0.0015m~0.002m,縫高為10m;本次壓裂的影響半徑約為60m,壓裂后,瓦斯抽采濃度提高50%~200%,抽采流量提高60%~300%;基于AHP的數(shù)學(xué)方法得出水力壓裂的綜合防突效果好于水力沖孔。因此,水力壓裂在大平礦具有良好的卸壓增透效果,在豫西礦區(qū)具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值,在類似瓦斯地質(zhì)條件的礦井中可以推廣應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：豫西 構(gòu)造軟煤 水力壓裂 增透 瓦斯抽采
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD713.3
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-21
• 1.1 選題依據(jù)11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 煤層瓦斯流動理論研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 煤層瓦斯抽采方法研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 水力壓裂研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.4 水力沖孔研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.5 穿層鉆孔瓦斯抽放存在的問題17
• 1.3 研究內(nèi)容及目標(biāo)17-18
• 1.3.1 研究內(nèi)容17
• 1.3.2 研究目標(biāo)17-18
• 1.4 技術(shù)路線18
• 1.5 創(chuàng)新點(diǎn)18-21
• 2 研究區(qū)瓦斯地質(zhì)條件21-47
• 2.1 交通位置及隸屬關(guān)系21
• 2.2 井型、開拓方式及生產(chǎn)能力21
• 2.3 瓦斯地質(zhì)條件21-44
• 2.3.1 煤層煤質(zhì)21-30
• 2.3.2 地質(zhì)構(gòu)造及地應(yīng)力30-39
• 2.3.3 煤層瓦斯含量39-41
• 2.3.4 煤層瓦斯流動狀態(tài)41-44
• 2.4 本章小結(jié)44-47
• 3 水力壓裂工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)47-69
• 3.1 水力壓裂基本原理47
• 3.2 壓裂鉆孔參數(shù)優(yōu)化47-50
• 3.2.1 壓裂孔方位角設(shè)計(jì)47-48
• 3.2.2 壓裂孔傾角設(shè)計(jì)48
• 3.2.3 壓裂孔實(shí)際施工參數(shù)48-50
• 3.3 水力壓裂泵壓的優(yōu)化設(shè)計(jì)50-58
• 3.3.1 破裂壓力的計(jì)算51-55
• 3.3.2 摩阻的計(jì)算55-58
• 3.4 壓裂液的選取58-60
• 3.4.1 清水壓裂的優(yōu)缺點(diǎn)58-59
• 3.4.2 清水壓裂的適用性59-60
• 3.5 壓裂孔間距優(yōu)化60-66
• 3.5.1 水力壓裂綜合濾失系數(shù)的計(jì)算61-62
• 3.5.2 水力壓裂裂縫幾何尺寸的計(jì)算62-66
• 3.5.3 壓裂孔間距的計(jì)算66
• 3.6 壓裂孔封孔深度的計(jì)算66-67
• 3.7 本章小結(jié)67-69
• 4 水力壓裂現(xiàn)場效果考察69-101
• 4.1 研究區(qū)概況69
• 4.2 21121底抽巷水力壓裂效果考察69-79
• 4.2.1 壓裂過程69-70
• 4.2.2 壓裂效果分析70-79
• 4.3 21141底抽巷水力壓裂效果考察79-88
• 4.3.1 壓裂過程79
• 4.3.2 壓裂效果分析79-87
• 4.3.3 水力壓裂施工曲線的應(yīng)用87-88
• 4.4 研究區(qū)水力壓裂與水力沖孔效果分析88-99
• 4.4.1 水力沖孔現(xiàn)場效果考察88-95
• 4.4.2 水力壓裂與水力沖孔效果對比95-98
• 4.4.3 經(jīng)濟(jì)效益對比98-99
• 4.5 本章小結(jié)99-101
• 5 結(jié)論及展望101-103
• 5.1 結(jié)論101
• 5.2 展望101-103
• 參考文獻(xiàn)103-107
• 作者簡歷107-109
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集109

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本文編號：800564