一種煤層水力壓裂效果時(shí)空評(píng)價(jià)方法
【專利摘要】一種煤層水力壓裂效果時(shí)空評(píng)價(jià)方法，在選定的采掘巷道巷幫施工壓裂鉆孔，封孔并連接水力壓裂系統(tǒng)。其特征在于：以壓裂孔為軸對(duì)稱中心，在壓裂孔所在水平線上沿巷道走向均勻布置銅質(zhì)電極，電極一端與巷幫煤體良好耦合，另一端利用漆包線與高密度電法儀相連接；啟動(dòng)電法儀，測(cè)試壓裂前的煤層電阻率；啟動(dòng)水力壓裂系統(tǒng)對(duì)煤體進(jìn)行壓裂，同時(shí)利用電法儀連續(xù)采集電阻率數(shù)據(jù)，直至正常壓裂結(jié)束后關(guān)閉儀器；最后進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理。這種基于電阻率變化監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)煤層水力壓裂有效作用范圍的方法可通過反演煤體內(nèi)部壓力水的運(yùn)移實(shí)現(xiàn)對(duì)水力壓裂過程煤層內(nèi)部裂縫分布及擴(kuò)展情況的連續(xù)監(jiān)測(cè)，適用于煤層水力壓裂有效作用范圍的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。該方法操作簡(jiǎn)單，不留“盲區(qū)”，測(cè)試費(fèi)用低，準(zhǔn)確度高。
【專利說明】一種煤層水力壓裂效果時(shí)空評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層水力壓裂效果時(shí)空評(píng)價(jià)方法，屬煤礦安全及瓦斯災(zāi)害防治領(lǐng)域，尤其適用于在含瓦斯煤中實(shí)施煤層水力壓裂有效作用范圍的測(cè)定與評(píng)價(jià)。
【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯災(zāi)害是制約我國(guó)煤礦安全、高效生產(chǎn)的最重要因素。近年來的實(shí)踐證明，水力壓裂能夠?qū)γ后w起到良好的卸壓增透作用，大大提高瓦斯抽采效率，達(dá)到良好的抽采及防關(guān)效果。
[0003]然而，目前水力壓裂的效果評(píng)價(jià)僅停留在非常傳統(tǒng)的手段，在壓裂孔附近布置瓦斯抽采鉆孔，考察鉆屑量、含水量等傳統(tǒng)指標(biāo)及考察瓦斯抽采效果，這些參數(shù)均是對(duì)水力壓裂潛在影響區(qū)域的“點(diǎn)評(píng)價(jià)”，無法實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)煤巖體結(jié)構(gòu)演化的時(shí)空連續(xù)評(píng)價(jià)，從而必然造成效果考察及后期瓦斯抽采施工的盲目性，不僅影響煤礦安全生產(chǎn)，也會(huì)導(dǎo)致施工成本的大幅提高?！睹禾繉W(xué)報(bào)》2012年37卷第12期的論文“定向水力壓裂工作面煤體應(yīng)力監(jiān)測(cè)及其演化規(guī)律”監(jiān)測(cè)了水力壓裂工作面煤體的應(yīng)力狀態(tài)，通過應(yīng)力變化反映水力壓裂效果的方法雖然能連續(xù)觀測(cè)，但是工作面應(yīng)力受采動(dòng)過程以及周期來壓有關(guān)，因此并不能有效、全面反映水力壓裂的影響?！躲@采工藝》2010年3月的論文“射孔參數(shù)對(duì)水力壓裂效果的影響實(shí)例分析”利用閉合應(yīng)力監(jiān)測(cè)對(duì)水力壓裂效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，監(jiān)測(cè)方法復(fù)雜，而且反演過于繁瑣，實(shí)用性不強(qiáng)。因此，發(fā)明一種可靠的、能夠?qū)λ毫堰^程實(shí)現(xiàn)時(shí)間、空間兩方面連續(xù)評(píng)價(jià)的技術(shù)方法是非常有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)已有技術(shù)中的問題，提供一種方法簡(jiǎn)單、操作方便、準(zhǔn)確性高的煤層水力壓裂效果時(shí)空評(píng)價(jià)方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的煤層水力壓裂效果時(shí)空評(píng)價(jià)方法，包括在選定的采掘巷道巷幫施工壓裂鉆孔，封孔并連接水力壓裂系統(tǒng)；其特征在于:
[0006](I)以壓裂孔為軸對(duì)稱中心，在壓裂孔所在水平面上，距離底板(2) 1.1?1.3m處間隔距離向煤幫內(nèi)插入多個(gè)銅質(zhì)電極，多個(gè)銅質(zhì)電極沿巷道走向均勻布置；
[0007](2)利用漆包線將每個(gè)電極直接與電法儀相連接，多根漆包線捋成導(dǎo)線束沿巷幫與巷道底板夾角處整齊伸直固定；
[0008](3)水力壓裂前20min，啟動(dòng)電法儀，測(cè)試水壓為時(shí)的煤層電阻率并反演出視電阻
率云圖；
[0009](4)啟動(dòng)水力壓裂系統(tǒng)對(duì)煤體進(jìn)行水力壓裂，同時(shí)通過電法儀連續(xù)采集電阻率數(shù)據(jù)，直至水力壓裂結(jié)束30min后關(guān)閉電法儀；
[0010](5)分析電阻率信號(hào)，基于電阻率信號(hào)的時(shí)空變化反演煤層內(nèi)壓力水的分布情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)水力壓裂效果的時(shí)空評(píng)價(jià):
[0011]電阻率減小20%以上的區(qū)域，即認(rèn)為是水力壓裂有效作用區(qū)域，水力壓裂有效區(qū)域?yàn)殡娮杪蕼p小20%的區(qū)域面積之和。
[0012]所述的銅質(zhì)電極為圓柱或圓錐形，其直徑為0.8?1.2cm,長(zhǎng)度10?15cm。
[0013]所述的多個(gè)銅質(zhì)電極垂直于煤壁插入煤體,插入深度為30?50cm。
[0014]所述的多個(gè)銅質(zhì)電極間隔的距離為4?6m。
[0015]有益效果:本發(fā)明利用電法勘探技術(shù)以介質(zhì)導(dǎo)電性差異為物性基礎(chǔ)，通過人工激發(fā)形成地下直流電流場(chǎng)，觀測(cè)探測(cè)區(qū)周圍不同方向由直流點(diǎn)電源激發(fā)電場(chǎng)所產(chǎn)生的電位差，通過數(shù)據(jù)反演，重建地質(zhì)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像?；陔娮杪市盘?hào)對(duì)水的敏感響應(yīng)，在煤層水力壓裂之后，裂縫充滿導(dǎo)電液體，電阻率發(fā)生變化，通過電法測(cè)試與數(shù)據(jù)反演，可以連續(xù)觀測(cè)裂縫的變化情況，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤層水力壓裂效果的時(shí)空評(píng)價(jià)。其主要優(yōu)點(diǎn)在于:
[0016](I)本方法是通過水力壓裂過程煤層電阻率的變化對(duì)壓裂效果進(jìn)行評(píng)價(jià)的，電阻率對(duì)水非常敏感，水力壓裂時(shí)水流動(dòng)到何處就會(huì)引起該處煤體電阻率的變化；同時(shí)，只要壓裂過程不結(jié)束，電阻率信號(hào)就會(huì)持續(xù)采集。因此，該方法在時(shí)間上和空間上實(shí)現(xiàn)了對(duì)水力壓裂過程的連續(xù)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。避免了以往傳統(tǒng)水力壓裂效果考察(主要以打鉆為主)的“點(diǎn)評(píng)價(jià)”形式，降低了施工盲目性；
[0017](2)本方法操作簡(jiǎn)單，避免了在煤層中施工效檢鉆孔，大大降低了施工成本，最大限度的降低了對(duì)井下正常生產(chǎn)的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明原理框圖。
[0019]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1_頂板，2-底板，3-煤層，4-電極，5-導(dǎo)線束，6-電法儀，7-壓裂孔，8-無縫鋼管，9-高壓膠管，10-閥門，11-高壓水泵。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0022]本發(fā)明的煤層水力壓裂效果時(shí)空評(píng)價(jià)方法，具體步驟如下:
[0023](I)在選定的煤層3下巷巷幫施工壓裂鉆孔7，壓裂孔孔口距離頂板I為2.7?
2.9m，距離底板2為1.1?1.3m，按現(xiàn)場(chǎng)要求封孔并連接水力壓裂系統(tǒng)，水力壓裂系統(tǒng)由無縫鋼管8、高壓膠管9、閥門10及高壓水泵11構(gòu)成；
[0024](2)以壓裂孔7為軸對(duì)稱中心，在其所在水平線上，距離底板2為1.1?1.3m處每隔一段距2為離向煤幫內(nèi)插入一個(gè)銅質(zhì)電極4，沿巷道走向均勻布置32根電極，電極間距為4?6m ;所述的多個(gè)銅質(zhì)電極4為圓柱或圓錐形,其直徑為0.8?1.2cm,長(zhǎng)度為10?15cm ;所述的多個(gè)銅質(zhì)電極4垂直于煤壁插入煤體,插入深度為30?50cm ；
[0025](3)利用漆包線將每個(gè)電極直接與高密度電法儀6相連接，多根漆包線捋成導(dǎo)線束5沿巷幫與巷道底板2夾角處整齊伸直固定；
[0026](4)水力壓裂前20min，啟動(dòng)電法儀6，測(cè)試水壓為O時(shí)的煤層電阻率數(shù)據(jù)，并反演出視電阻率云圖；
[0027](5)啟動(dòng)水力壓裂系統(tǒng)對(duì)煤體進(jìn)行水力壓裂，同時(shí)利用電法儀6連續(xù)采集電阻率數(shù)據(jù)，直至水力壓裂結(jié)束30min后關(guān)閉電法儀6 ;[0028](6)分析電阻率信號(hào)，基于電阻率信號(hào)的時(shí)空變化反演煤層內(nèi)壓力水的分布情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)水力壓裂效果的時(shí)空評(píng)價(jià)；
[0029]基于電阻率信號(hào)變化反演煤層內(nèi)水的分布時(shí)，判斷準(zhǔn)則為:電阻率減小20%以上的區(qū)域，即認(rèn)為是水力壓裂有效作用區(qū)域，水力壓裂有效區(qū)域?yàn)殡娮杪蕼p小20%的區(qū)域面積之和。
【權(quán)利要求】
1.一種煤層水力壓裂效果時(shí)空評(píng)價(jià)方法，包括在選定采掘巷道巷幫施工壓裂鉆孔(7)，封孔并連接水力壓裂系統(tǒng)；其特征在于: (1)以壓裂孔⑵為軸對(duì)稱中心，在壓裂孔(7)所在水平面上，距離底板(2)1.1~1.3m處間隔距離向煤幫內(nèi)插入多個(gè)銅質(zhì)電極(4)，多個(gè)銅質(zhì)電極(4)沿巷道走向均勻布置； (2)利用漆包線將每個(gè)銅質(zhì)電極(4)直接與電法儀(6)相連接，將多根漆包線捋成導(dǎo)線束(5)沿巷幫與巷道底板(2)夾角處整齊伸直固定； (3)水力壓裂前20min，啟動(dòng)電法儀(6)，測(cè)試水壓為O時(shí)的煤層電阻率數(shù)據(jù)，并反演出視電阻率云圖； (4)啟動(dòng)水力壓裂系統(tǒng)對(duì)煤體進(jìn)行水力壓裂，同時(shí)通過電法儀(6)連續(xù)采集電阻率數(shù)據(jù)，直至水力壓裂結(jié)束30min后關(guān)閉電法儀(6)； (5)分析電阻率信號(hào)，基于電阻率信號(hào)的時(shí)空變化反演煤層內(nèi)壓力水的分布情況，對(duì)水力壓裂效果的時(shí)空評(píng)價(jià): 電阻率減小20%以上的區(qū)域，即認(rèn)為是水力壓裂有效作用區(qū)域，水力壓裂有效區(qū)域?yàn)殡娮杪蕼p小20%的區(qū)域面積之和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤層水力壓裂效果時(shí)空評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述的銅質(zhì)電極(4)為圓柱或圓錐形，其直徑為0.8~1.2cm,長(zhǎng)度10~15cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種煤層水力壓裂效果時(shí)空評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述的多個(gè)銅質(zhì)電極(4)垂直于煤壁插入煤體，插入深度為30~50cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種煤層水力壓裂效果時(shí)空評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述的多個(gè)銅質(zhì)電極⑷間隔的距離為4~6m。
【文檔編號(hào)】E21B49/00GK104018830SQ201410283307
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】宋大釗, 王恩元, 王勃, 邱黎明, 黃蘭英 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)