松软低透气性煤层跟管钻进及压裂抽采技术研究分析.pdf

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1、28探矿工程(岩土钻掘工程)2014年第41卷第11期松软低透气性煤层跟管钻进及压裂抽采技术研究分析冀前辉(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077)摘要：针对我国松软低透气性煤层瓦斯抽采难题，提出了采用跟管钻进和水力压裂技术提高松软煤层钻孔深度和煤层透气性，通过布孔设计、应力分析论证了该方法的施工可行性，讨论了该方法的施工步骤。该技术有望成为解决松软低透气性煤层瓦斯抽采难题的新工艺方法。关键词：松软低透气性煤层；瓦斯抽采；跟管钻进；水力压裂中图分类号：P634；TD712．6文献标识码：A文章编号：1672—7428(2014)11—0028—03ResearchandAnaly

2、sisonDrilling·-while-casingandFracturingDrainageinSoftandLowPermeabilityCoalSeams／flQian—hui(Xi’anResearchInstituteofChinaCoalTechnology＆EngineeringGroup，Xi’anShaanxi710077，China)Abstract：Inordertoimprovethedrillingdepthandthepemleabilityofsoftandlowpermeabilitycoalseams，anewtech—niqueincludingunder

3、groundcasing—while—drillingandhorizontalhydraulicfracturingisproposed．Thepaperdiscussesthefeasibilityandexecutionstepsofthistechnologybasedontheboreholedesignandstressanalysis．Itispossiblethatthistechniquebecomesallewtechnologytosolvethegasdrainagedifficultiesinsoftandlowpermeabilitycoalseams．Keywor

4、ds：softandlowpermeabilitycoalseams；gasdrainage；casingwhiledrilling；hydraulicfracturing1松软低透气性煤层抽采现状由于受到钻孔深度浅以及抽采效率低的限制，松软低透气性煤层在我国可采煤层中占有很大目前我国松软低透气性煤层工作面宽度往往较窄，比例，这样的煤层一般煤质松软、渗透性极差、瓦斯限制了采煤效率。含量高、瓦斯压力大，是煤矿瓦斯事故的多发煤层。本煤层钻孔预抽瓦斯是治理煤层瓦斯灾害、防止瓦2跟管钻进压裂技术斯事故、保障煤矿安全生产的有效手段¨，然而在增加钻孔成孔率、提高煤层透气性是突破松软松软低透气性煤层中进行瓦

5、斯抽采面临2个方面的低透气性煤层瓦斯抽采技术“瓶颈”的关键。跟管难题。第一，由于松软煤层可钻性差，在这样的煤层钻进压裂抽采技术是指：先采用跟管钻进技术在松中钻进成孔非常困难。泥浆(清水)钻进往往引起软突出煤层中实现远距离钻孔，以便增加钻孔成孔孔壁坍塌等事故，不适用于松软煤层钻进。干式螺率和钻孔深度，然后采用压裂技术增加煤层透气性旋钻进由于没有冲洗介质从而能够减少对孔壁的冲(见图1)，具体的实施步骤如下。刷作用，在一定程度上能够提高钻孔深度，然而该钻2．1布孔设计进方法对于设备能力要求高，钻孔深度有限(钻孔钻孔位置及钻孔方向的选择直接影响到压裂过深度多在100m左右、很难突破150m)。采用空气

6、程中裂缝的产生，从而对后期瓦斯抽采的效果起到钻进方法在一些矿区取得了较好的应用，一定程度决定性作用，合理进行钻孔布孔设计是该技术的关上提高了钻孔深度和成功率，然而卡钻、抱钻事故也键之一。由于裂缝始终是沿着垂直于最小应力的方经常发生。由于钻孔不能达到预定深度，在很大程向发展，当沿着最小应力方向进行钻孔布置时，能够度影响了瓦斯抽采效率。第二，即使钻孔达到设计取得最好压裂效果l_1jJ，因此在具体施工时，应首先深度，由于煤层透气性低、瓦斯流动性差、抽采半径对煤层进行应力分析，找出最小应力方向，结合煤矿小，往往达不到预期的抽采效果，在煤矿施工现场现有地质资料及相关参数探测结果，针对煤层进行中，为了保证

7、安全，往往需要在采煤前补钻钻孔-zJ，应力分析，找出煤层最小应力方向及大小，必要时进这就增加了工序和工人劳动强度。行预压裂施工分析，即自煤层上一水平巷道向下收稿日期：2014-一03—3l作者简介：冀前辉(1984一)，男(汉族)，河南禹州人，中煤科工集团两安研究院有限公司工程师，矿产普查与勘探专业，硕士，从事煤矿勘探机械及煤层气工艺的科研工作，陕西省西安市锦业一路82号，jiqianhui@ec