一種煤礦井下高功率電爆震輔助水力壓裂增透方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤礦井下高功率電爆震輔助水力壓裂增透方法，特別適用于增加瓦斯抽采鉆孔的抽采半徑和抽采總量。
【背景技術】
[0002]煤與瓦斯突出是我國煤礦面臨的最嚴重的災害之一，瓦斯抽采是防治煤與瓦斯突出的主要措施，抽出的瓦斯還可以作為一種優質能源加以利用。但是，我國煤層賦存地質條件復雜，煤層滲透率低，礦井瓦斯抽采普遍面臨著抽采成本高、抽采效率低的問題。為了提高瓦斯抽采效率，水力壓裂、水力割縫和深孔爆破等技術被廣泛應用于煤層卸壓增透方面，但是這些技術都存在一定的問題。常規的水力壓裂技術在煤層內形成的裂縫數量較少，且裂縫延伸范圍較小，整體壓裂效果不好，最終導致鉆孔瓦斯抽采半徑小，抽采效率低。
【發明內容】
[0003]技術問題:本發明的目的是克服已有技術中存在的問題，提供一種煤礦井下高功率電爆震輔助水力壓裂增透方法，通過將水力壓裂技術和高壓電脈沖技術結合起來，在水力壓裂的基礎上，利用高壓電脈沖放電釋放的高能量，在水中形成強大的沖擊波，沖擊波作用于煤層，使煤層形成大量的裂縫，并使原生裂隙擴展，能夠有效地增加煤層內的裂縫數量和延伸裂縫的長度，為瓦斯流動創造良好條件。
[0004]技術方案:本發明的煤礦井下高功率電爆震輔助水力壓裂增透方法，包括如下步驟:
[0005]a、從巷幫向煤層施工鉆孔，鉆孔完成后，將前端安裝有高壓脈沖放電器的壓裂鋼管送至鉆孔底部，引出與高壓脈沖放電器相連的電纜，將電纜連接到高壓電脈沖發生器上，在距鉆孔孔口 2_3m處安裝封孔器，對壓裂鋼管與鉆孔之間進行封孔，將壓裂鋼管的外露端用高壓膠管與高壓栗站相連接，在高壓膠管與高壓栗站之間安裝閥門；
[0006]b、開啟閥門和高壓栗站，通過高壓膠管向鉆孔內注水，當鉆孔內水壓達到5MPa時，停止向鉆孔中注水，關閉閥門；
[0007]c、啟動高壓電脈沖發生器，通過電纜向高壓脈沖放電器充電，當充電達到設定放電電壓時，高壓脈沖放電器開始放電，在水中形成的沖擊波作用于煤體后，使煤層產生大量新生裂隙，并使原生裂隙擴展，使煤層透氣性大幅度增加，放電50-80次后，關閉高壓電脈沖發生器；
[0008]d、再次開啟閥門和高壓栗站，通過高壓膠管繼續向鉆孔注水，當鉆孔內的水壓增高5MPa時，停止向鉆孔中注水，關閉閥門；
[0009]e、重復步驟c和d多次，使鉆孔中的水壓不斷增高，直至水壓增高到50MPa后，停止壓裂，將高壓脈沖放電器和壓裂鋼管移出鉆孔，安裝瓦斯抽采管，將鉆孔連入瓦斯抽采管網進行瓦斯抽采。
[0010]所述的高壓膠管的耐壓強度為120MPa。
[0011]所述的高壓脈沖放電器的放電頻率為5-50HZ，電壓范圍在30-350KV。
[0012]有益效果:本發明方法是將水力壓裂技術和高壓電脈沖技術結合起來，在水力壓裂的基礎上，利用高壓電脈沖在水中形成強大的沖擊波，沖擊波作用于煤層，使煤層形成大量的裂縫，并使原生裂隙擴展，能夠有效地增加煤層內的裂縫數量和延伸裂縫的長度，煤體透氣性系數可提高100-300倍，施工工藝安全可靠，操作方便，成本低，有效地提高了單個鉆孔的抽采半徑和抽采總量，大幅度的縮短煤層瓦斯預抽時間，緩解煤礦工作面接替緊張的局面，在煤層氣井增產方面具有良好的應用前景。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的高功率電爆震輔助水力壓裂系統示意圖。
[0014]圖中:1_煤層，2-鉆孔，3-壓裂鋼管，4-高壓脈沖放電器，5-封孔器，6-高壓膠管，7-高壓栗站，8-電纜，9-高壓電脈沖發生器，10-閥門。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明的實例作進一步的描述:
[0016]如圖1所示，本發明的煤礦井下高功率電爆震輔助水力壓裂增透方法，具體步驟如下:
[0017](1)從巷幫向煤層1施工鉆孔2，鉆孔2完成后，將前端安裝有高壓脈沖放電器4的壓裂鋼管3送至鉆孔2底部，引出與高壓脈沖放電器4相連的電纜8，將電纜8連接到高壓電脈沖發生器9上，在距鉆孔2孔口 2-3m處安裝封孔器5，對壓裂鋼管3與鉆孔2之間進行封孔，將壓裂鋼管3的外露端用高壓膠管6與高壓栗站7相連接，在高壓膠管6與高壓栗站7之間安裝一個閥門10 ;所述高壓膠管6的耐壓強度為120MPa ;
[0018](2)開啟閥門10和高壓栗站7，通過高壓膠管6向鉆孔2內注水，當鉆孔2內水壓達到5MPa時，停止向鉆孔2中注水，然后關閉閥門10 ;
[0019](3)啟動高壓電脈沖發生器9，通過電纜8向高壓脈沖放電器4充電，所述的高壓脈沖放電器4的放電頻率為5-50Hz，電壓范圍在30-350KV，根據現場情況設定，如設定放電電壓為120KV，放電頻率為20HZ。當充電達到設定的放電電壓120KV時，高壓脈沖放電器4開始以20HZ的頻率放電，在水中形成的沖擊波作用于煤體后，使煤層產生大量新生裂隙，并使原生裂隙擴展，使煤層透氣性大幅度增加，放電50-80次后，關閉高壓電脈沖發生器9 ;
[0020](4)再次開啟閥門10和高壓栗站7，通過高壓膠管6繼續向鉆孔2注水，當鉆孔2內的水壓增高5MPa時，停止向鉆孔2中注水，關閉閥門10 ;
[0021](5)重復步驟(3)和⑷多次，使鉆孔2中的水壓不斷增高，直至水壓增高到50MPa后，停止壓裂，將高壓脈沖放電器4和壓裂鋼管3移出鉆孔2，安裝瓦斯抽采管，將鉆孔2連入瓦斯抽采管網進行瓦斯抽采。
【主權項】
1.一種煤礦井下高功率電爆震輔助水力壓裂增透方法，其特征在于包括如下步驟:a、從巷幫向煤層(1)施工鉆孔(2 )，鉆孔(2 )完成后，將前端安裝有高壓脈沖放電器(4 )的壓裂鋼管(3)送至鉆孔(2)底部，引出與高壓脈沖放電器(4)相連的電纜(8)，將電纜(8)連接到高壓電脈沖發生器(9)上，在距鉆孔(2)孔口 2-3m處安裝封孔器(5)，對壓裂鋼管(3)與鉆孔(2)之間進行封孔，將壓裂鋼管(3)的外露端用高壓膠管(6)與高壓栗站(7)相連接，在高壓膠管(6)與高壓栗站(7)之間安裝閥門(10);b、開啟閥門(10)和高壓栗站(7)，通過高壓膠管(6)向鉆孔(2)內注水，當鉆孔(2)內水壓達到5MPa時，停止向鉆孔(2)中注水，關閉閥門(10);c、啟動高壓電脈沖發生器(9)，通過電纜(8)向高壓脈沖放電器(4)充電，當充電達到設定放電電壓時，高壓脈沖放電器(4)開始放電，在水中形成的沖擊波作用于煤體后，使煤層產生大量新生裂隙，并使原生裂隙擴展，使煤層透氣性大幅度增加，放電50-80次后，關閉高壓電脈沖發生器(9);d、再次開啟閥門(10)和高壓栗站(7)，通過高壓膠管(6)繼續向鉆孔(2)注水，當鉆孔(2)內的水壓增高5MPa時，停止向鉆孔(2)中注水，關閉閥門(10);e、重復步驟c和d多次，使鉆孔(2)中的水壓不斷增高，直至水壓增高到50MPa后，停止壓裂，將高壓脈沖放電器(4)和壓裂鋼管(3)移出鉆孔(2)，安裝瓦斯抽采管，將鉆孔(2)連入瓦斯抽采管網進行瓦斯抽采。2.根據權利要求1所述的一種煤礦井下高功率電爆震輔助水力壓裂增透方法，其特征在于:所述高壓膠管(6)的耐壓強度為120MPa。3.根據權利要求1所述的一種煤礦井下高功率電爆震輔助水力壓裂增透方法，其特征在于:所述的高壓脈沖放電器(4)的放電頻率為5-50Hz，電壓范圍在30-350KV。
【專利摘要】一種煤礦井下高功率電爆震輔助水力壓裂增透方法，適用于增加瓦斯抽采鉆孔的抽采半徑和抽采總量。首先，從巷幫向煤層施工鉆孔，然后將安裝在壓裂鋼管前端的高壓脈沖放電器送至鉆孔底部，在距鉆孔孔口2-3m處安裝封孔器。壓裂鋼管外端通過高壓膠管連接高壓泵站，高壓脈沖放電器通過電纜連接高壓電脈沖發生器。向鉆孔內注入一定壓力的水后，啟動高壓電脈沖發生器，對煤層實施高功率電爆震輔助水力壓裂，結束后退出高壓脈沖放電器和壓裂鋼管，將鉆孔連入瓦斯抽采管路。本發明是利用高壓電脈沖釋放的高能量，在水中形成沖擊波，使煤層形成大量的裂縫，并使原生裂隙擴展。使用本發明可以使煤體透氣性系數可提高100-300倍，有效提高單孔瓦斯抽采效率。
【IPC分類】E21F7/00, E21B43/26
【公開號】CN105275443
【申請號】CN201510753071
【發明人】林柏泉, 閆發志, 郭暢, 朱傳杰, 鄒全樂, 劉廳, 孔佳
【申請人】中國礦業大學
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月6日