低渗透性煤层均匀水力压裂增透技术研究

作者：吴林; 曹潘飞

来源：采矿技术, 2022, 22(06): 82-98.

DOI：10.13828/j.cnki.ckjs.2022.06.010

• 深孔预裂爆破
• 均匀水力压裂
• 扫描电镜
• 瓦斯治理

针对井下煤层裂缝数量少且分布不均匀问题，提出了均匀水力压裂增透技术，即预先对煤层进行深孔爆破作业，制造出大量预裂缝，再运用水力压裂技术进行增透。基于流体力学与岩石损伤力学，分析了预裂缝存在前提下水力压裂增透机理及均匀水力压裂原理。运用ABAQUS模拟软件首先模拟了传统水力压裂主裂缝随注水水压的发育情况，并对不同注水水压条件下水力压裂裂缝与深孔预裂裂缝相交程度进行模拟。同时在马堡煤矿15号煤层二采区15205工作面开展工业试验，并且选取现场煤样进行扫描电镜试验，在宏观和微观上对比均匀水力压裂与传统水力压裂增透效果。结果表明：水力压裂裂缝与预裂缝的相交程度受注水水压影响，在水压p=24MPa时充分相交；运用均匀水力压裂增透技术后，煤层透气性显著提高，试验组观测孔的初始瓦斯涌出量是对照组的3.19倍，瓦斯含量的衰减强度降低了71.6%；与传统水力压裂技术相比，煤体经过均匀水力压裂技术增透后，裂纹数量更多且分布均匀，煤体损伤程度大。模拟与工业试验的结果均证明：均匀水力压裂增透技术能极大地提高煤层透气性，提高瓦斯抽采效率，与传统水力压裂相比增透效果更佳。