水力压裂卸压增透影响半径数值模拟研究.pdf

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2013年第2期中州煤炭总第206期水力压裂卸压增透影响半径数值模拟研究王冬辉(山西霍州煤电集团辛置煤矿，山西霍州031400)摘要：随着开采深度的增加，辛置煤矿瓦斯涌出量显著增大。为了提高瓦斯抽采效率，拟采用水力压裂卸压增透技术。从理论上分析了水力压裂对煤层的卸压增透作用，利用RFPA模拟软件对辛置煤矿2-559回采212作面水力压裂卸压增透进行了数值模拟。研究表明，水力压裂主要在3个方面对煤体起到增透作用：使煤体卸压、湿润煤体和改善瓦斯抽放环境。辛置煤矿2-559回采工作面水力压裂所需压力约15MPa，压裂半径为5—6m，由此可以初步确定现场施工过程中水力压裂钻孔间距以不大于10In为宜。关键词：水力压裂；卸压增透；影响半径；数值模拟中图分类号：TD712．6文献标志码：A文章编号：1003—0506(2013)02—0001—03StudyonNumericalSimulationofPressureReliefandPermeabilityIncreasingRadiusInfluencedbyHydraulicFracturingWangDonghui(XinzhiCoalMine，HuozhouCoalElectricityGroupCo．，Ltd．，Huozhou031400，China)Abstract：TheminingdepthisincreasinginXinzhiCoalMine，andthegasemissionincreasessignificantly．Inordertoimprovetheeffi—ciencyofgasdrainage，thehydraulicfracturingtechnologyforpressurereliefandpermeabilityincreasingistobeadopted．Thispapertheoreticallyanalyzedthepressurereliefandpermeabilityincreasingbyhydraulicfracturing，basedonthis，thepressurereliefandper—meabilityincreasingbyhydraulicfracturingweresimulatedusingsoftwareRFPAon2-559workingfaceinXinzhiCoalMine．Theresultsshowthathydraulicfracturingplaystheroleofpermeabilityincreasinginthefollowingthreeareas：pressurerelief，wetcoal，improvegasdrainageenvironment．Forthisworkingface，thepressureabout15MPacaninfluence5—6mfromthehole．Thiscaninitiallyidentifythatthespacebetweengasdrillingholesnotgreaterthan10misappropriate．Keywords：hydraulicfracturing；pressurereliefandpermeabilityincreasing；influenceradius；numericalsimulation随着开采深度的增大，辛置煤矿在矿井南区延间无法实现，按照原计划抽采方案可能无法满足安伸至+310ITI水平后，瓦斯涌出量有明显增大趋势，全生产的要求，容易造成瓦斯浓度超限，因此，拟采根据矿井瓦斯监测资料，掘进面瓦斯涌出量最大达取水力压裂增透煤层措施来提高煤层瓦斯的抽采到2．00in／min；据测算，南区+310in水平采区瓦率。然而由于此前辛置煤矿从未采用过水力压裂技斯涌出量为28．70in／min，该水平瓦斯涌出量为术，因此，本文尝试采用数值模拟的方法研究该矿水35．90in。／min。力压裂增透的影响半径，以期为现场试验进而进行目前，南区+310in水平2-559和2-106回采工工程应用提供有效指导。作面正在实施本煤层抽采、采空区瓦斯抽采等治理1水力压裂增透作用措施。经测试，辛置矿南区煤层透气性系数仅为0．2～0．5in／(MPa。·d)，属不容易抽采煤层，这将水力压裂实际上是借助钻孔向煤层内注入高压使瓦斯富集区域的瓦斯抽采效果大受影响，瓦斯抽水，将钻孑L附近的煤体压裂¨。水力压裂过程中，采率降低，回采工作面产生瓦斯积聚，影响煤矿安全煤体借助高压水来贯通和劈裂煤体，使得煤体的裂生产和井下员工的生命安全。同时，由于目前矿井隙逐渐变宽变长，从而使煤层的渗透系数不断调高，采掘接替较为紧张，2-559工作面原计划的预抽时增加煤体的透气性，提高瓦斯抽放效率，消除煤层的突出危险性，预防煤与瓦斯突出事故的发生。。水收稿日期：2012—11—26力压裂具体从以下3个方面来卸压增透：①使煤体作者简介：王冬辉(1962一)，男，山西霍州人，高级工程师，1985年毕业于山西矿业学院，现任霍州煤电集团辛置煤矿总工程师。卸压，提高煤层透气性；②湿润煤体，增加塑性；③改·1·