水力壓裂卸壓增透影響半徑數(shù)值模擬研究.pdf

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2013年第2期中州煤炭總第206期水力壓裂卸壓增透影響半徑數(shù)值模擬研究王冬輝(山西霍州煤電集團(tuán)辛置煤礦，山西霍州031400)摘要：隨著開(kāi)采深度的增加，辛置煤礦瓦斯涌出量顯著增大。為了提高瓦斯抽采效率，擬采用水力壓裂卸壓增透技術(shù)。從理論上分析了水力壓裂對(duì)煤層的卸壓增透作用，利用RFPA模擬軟件對(duì)辛置煤礦2-559回采212作面水力壓裂卸壓增透進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究表明，水力壓裂主要在3個(gè)方面對(duì)煤體起到增透作用：使煤體卸壓、濕潤(rùn)煤體和改善瓦斯抽放環(huán)境。辛置煤礦2-559回采工作面水力壓裂所需壓力約15MPa，壓裂半徑為5—6m，由此可以初步確定現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中水力壓裂鉆孔間距以不大于10In為宜。關(guān)鍵詞：水力壓裂；卸壓增透；影響半徑；數(shù)值模擬中圖分類(lèi)號(hào)：TD712．6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：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隨著開(kāi)采深度的增大，辛置煤礦在礦井南區(qū)延間無(wú)法實(shí)現(xiàn)，按照原計(jì)劃抽采方案可能無(wú)法滿(mǎn)足安伸至+310ITI水平后，瓦斯涌出量有明顯增大趨勢(shì)，全生產(chǎn)的要求，容易造成瓦斯?jié)舛瘸?，因此，擬采根據(jù)礦井瓦斯監(jiān)測(cè)資料，掘進(jìn)面瓦斯涌出量最大達(dá)取水力壓裂增透煤層措施來(lái)提高煤層瓦斯的抽采到2．00in／min；據(jù)測(cè)算，南區(qū)+310in水平采區(qū)瓦率。然而由于此前辛置煤礦從未采用過(guò)水力壓裂技斯涌出量為28．70in／min，該水平瓦斯涌出量為術(shù)，因此，本文嘗試采用數(shù)值模擬的方法研究該礦水35．90in。／min。力壓裂增透的影響半徑，以期為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)而進(jìn)行目前，南區(qū)+310in水平2-559和2-106回采工工程應(yīng)用提供有效指導(dǎo)。作面正在實(shí)施本煤層抽采、采空區(qū)瓦斯抽采等治理1水力壓裂增透作用措施。經(jīng)測(cè)試，辛置礦南區(qū)煤層透氣性系數(shù)僅為0．2～0．5in／(MPa?！)，屬不容易抽采煤層，這將水力壓裂實(shí)際上是借助鉆孔向煤層內(nèi)注入高壓使瓦斯富集區(qū)域的瓦斯抽采效果大受影響，瓦斯抽水，將鉆孑L附近的煤體壓裂¨。水力壓裂過(guò)程中，采率降低，回采工作面產(chǎn)生瓦斯積聚，影響煤礦安全煤體借助高壓水來(lái)貫通和劈裂煤體，使得煤體的裂生產(chǎn)和井下員工的生命安全。同時(shí)，由于目前礦井隙逐漸變寬變長(zhǎng)，從而使煤層的滲透系數(shù)不斷調(diào)高，采掘接替較為緊張，2-559工作面原計(jì)劃的預(yù)抽時(shí)增加煤體的透氣性，提高瓦斯抽放效率，消除煤層的突出危險(xiǎn)性，預(yù)防煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。。水收稿日期：2012—11—26力壓裂具體從以下3個(gè)方面來(lái)卸壓增透：①使煤體作者簡(jiǎn)介：王冬輝(1962一)，男，山西霍州人，高級(jí)工程師，1985年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院，現(xiàn)任霍州煤電集團(tuán)辛置煤礦總工程師。卸壓，提高煤層透氣性；②濕潤(rùn)煤體，增加塑性；③改·1·