可控冲击波煤层增透技术在吉宁煤矿的应用

为降低吉宁煤矿在回采2#煤层期间的瓦斯涌出,增加单孔瓦斯抽采量。吉宁煤矿在2107轨道顺槽和集中胶带大巷区域采用可控冲击波煤层增透技术,采用合理的作业参数,考察可控冲击波在2#煤层的实施效果,以解决吉宁煤矿瓦斯治理难题。结果表明:2107轨道顺槽10个增透钻孔抽采总量为183813.63 m^(3),平均抽采浓度为59.23%,集中胶带大巷6个增透钻孔抽采总量为52672.74 m^(3),平均抽采浓度为43.26%。通过实施可控冲击波增透措施,有效改善了2#煤层的透气性,在一定程度上提高了瓦斯抽采量。

可控冲击波煤层增透技术应用研究

我国现阶段开采的煤层以低透气性煤层为主,煤层瓦斯抽采效果普遍较差。为探索解决低渗透煤层瓦斯抽采效率低这一难题,在林华煤矿低渗透、高瓦斯含量的9#煤层原始区域开展了可控冲击波煤层增透试验,试验结果证明:经可控冲击波增透后,瓦斯抽采钻孔的平均抽采纯量和抽采浓度分提升了1.08倍和9.64倍,煤层瓦斯含量由11.15 m^(3)/t降至5.31 m^(3)/t以下,可控冲击波增透技术能够大幅提升煤层瓦斯抽采效率,可以有效解决高瓦斯含量、低透气煤层的瓦斯治理问题,为瓦斯治理提供新的技术支撑。

可控冲击波煤层增透与注气驱替瓦斯治理

针对杜儿坪矿北三8号煤层透气性及煤层瓦斯的渗流速度低的问题,在杜儿坪煤矿北一胶带机大巷后部实施可控冲击波技术与注气驱替联合抽采技术。该技术主要利用气体的驱动作用和置换作用,促进瓦斯的解吸扩散,提高瓦斯采收速率。通过可控冲击波对煤层增透以后,可显著改善煤层渗透性能,注入高压气体提高了煤层能量,加快了煤层瓦斯的渗流速度,进一步促进瓦斯的解吸扩散,缩短了瓦斯采收时间,有利于矿山瓦斯治理。提前完成对目标区域的瓦斯抽采,能保证矿井抽采达标及正常生产接续,进一步降低生产成本,保障矿井生产安全,为杜儿坪煤矿的瓦斯治理探寻新的技术途径。

低透气煤层无泵式钻扩一体化增透技术与钻具研究

针对在低透气煤层常规机械掏穴、水力冲孔等增透施工中存在的施工效率低、掏穴装置稳定性差以及需要配备高压泵等问题,提出了无泵式钻扩一体化增透施工技术,研制了配套的双通道送水器、双通道钻杆和造穴装置,并进行了现场工业性试验。结果表明:钻扩一体化增透施工技术在煤矿井下静压水条件下,可实现一趟下钻完成先导孔和机械掏穴的同时作业,解决了常规掏穴装置刀翼开合不稳定、必须配套高压泵的问题,降低了该技术的使用成本;研发的双通道送水器、双通道钻杆和造穴装置工作灵活稳定且可靠性高,造穴段单孔直接扩大至原常规钻孔孔径的4.4倍,显著提升了瓦斯抽采效果,该技术的成功应用为煤矿井下低透气煤层瓦斯抽采钻孔施工提供了技术支撑。

煤层气井可控冲击波储层增透选井方法

可控冲击波可对煤层气近井地带储层实施改造,应用该技术的煤层气井选井方法并不明确,现场一般采用经验法或试验法。通过引入运筹学和模糊数学理论,在确定影响可控冲击波实施效果的13个因素的基础上,构建递阶层次结构模型得到各因素的影响权重,通过模糊综合评价方法得到可控冲击波实施效果评价分数,确定备选井的可行性。采用该方法优选的3口现场实施井,措施后产量都实现了不同程度的增长,其储层改造效果与评价结果趋势相一致。

低渗透性煤层气液两相压注复合增透技术研究及应用

针对骆驼山煤矿低透气性煤层水力压裂后期钻孔瓦斯抽采衰减严重的问题,提出气液两相压注协同增透技术,现场试验表明:气液两相压注增透技术流量平均值是原有水力压裂技术的1.24倍,是单一空气压注钻孔的6.17倍,且流量衰减仅为原有水力压裂技术的64%,是单一空气压注钻孔的45%。对比原有水力压裂技术,气液两相压注增透技术协同增透效果明显,酸化压裂与注气增流相互促进,煤体内裂隙网络的连通性和注气增流作用影响范围都得到进一步的增强,保障矿井安全高效生产。

可控冲击波增透保德煤矿8~#煤层的先导性试验

介绍了可控冲击波技术在保德煤矿的煤层增透先导性试验。试验设计了1个试验孔,2个近区观测孔和2个远区观测孔,对作业有效增透区域进行分析。试验结果表明:试验孔近区1号和2号观测孔瓦斯抽采量显著增加且呈明显的递增趋势,远区3号和4号观测孔瓦斯抽采量虽显著增加但递增不明显;揭示可控冲击波作业后裂隙场在近区发育丰富,远区相对较少的增透特点;初步确定冲击波致裂增透煤层的有效半径大于15m。通过数据对比分析证明冲击波增透煤层存在最佳作用次数。

可控冲击波解堵增透技术在延川南煤层气田中的应用

为解决延川南区块煤层气井煤粉堵塞、产气量低等问题,开展了可控冲击波解堵增透技术的应用试验。选取4口典型井,进行了施工过程中的地质和工程参数分析,及实施前后产气量、产水量的对比分析。结果表明,可控冲击波解堵增透技术应用于煤层气井中可以提高液体流动性,促进气体解吸扩散,并且可以解堵煤储层。可控冲击波解堵增透技术的选井标准是煤层破裂压力较低、压裂改造效果好、含有夹矸、煤层含气性好和地层压力系数相对较高等。该技术具有造缝与解堵作用,可提高地层液体流动性,清除地层污染,在延川南煤层气井近井地带解堵、提升产量方面也有较好的实施效果和应用前景,并且有望成为低产、低效井的一项新型增产技术。

坚硬厚煤层可控冲击波增透技术应用

为了解决坚硬厚煤层瓦斯治理中煤储层增透技术优化的难题,介绍了一种可控冲击波煤储层增透技术,并以吉宁煤矿为工程背景,分析了冲击波增透后的钻孔抽采效果,结果表明:可控冲击波通过迫使煤储层内部结构发生破坏,促进原生裂隙间相互沟通形成渗透裂隙网,显著提高煤层透气性,使冲击钻孔有效半径增大至17m;单孔抽采量为普通钻孔的8.9倍,瓦斯抽采达标时间缩短了64%左右,并且随着冲击波单点冲击次数增大,增透效果更加显著。

可控冲击波增透松软煤层的工程实践

煤层增透改造是煤层气高效开发和煤矿瓦斯治理面临的首要技术难题,利用可控冲击波增透煤层是一种安全有效的新型煤层增透技术,冲击波通过破裂、撕裂、弹性声波扰动等方式增加煤层透气性,这些方式重复加载对煤层的疲劳效应使得煤层裂隙不断扩展、沟通和丰富,最终达到增透整个煤层的效果。本文介绍了一项将可控冲击波技术应用于松软煤层增透的工程实践。该实践中,通过在钻孔内使用筛管支护的方法解决了松软煤层钻孔垮塌对可控冲击波设备应用的限制,成功地在一个工作面的多个掘进孔和顺层孔中实施了冲击波增透作业。现场实践结果表明:可控冲击波增透技术显著提高了钻孔瓦斯抽采量,延长了钻孔瓦斯抽采周期,增加了瓦斯抽采总量及钻孔瓦斯抽采纯量,降低了区域煤层瓦斯含量和瓦斯压力,消除了瓦斯突出危险性。证实了可控冲击波技术在松软煤层改造及瓦斯抽采中的效益和有效性,并显示出地面煤层气井煤储层改造的可观前景。

中厚低透气性高瓦斯煤层可控冲击波增透关键技术研究与应用

由华晋焦煤有限责任公司、西安交通大学、中国矿业大学、山西华晋吉宁煤业有限责任公司、西安闪光能源科技有限公司共同完成的“中厚低透气性高瓦斯煤层可控冲击波增透关键技术研究与应用”项目获2020年中国煤炭工业协会科学技术一等奖。2010年以来,项目团队基于前期核技术领域的研究基础。

一种煤体电脉冲增透技术及试验分析

我国是世界上煤与瓦斯突出灾害最为严重的国家,瓦斯灾害影响着我国煤矿安全生产,防治瓦斯灾害的有效方法是采用瓦斯抽采技术。贵州是国家重要能源基地,大部分矿井所开采的煤层多属于低透气性煤层,各矿区主采煤层大多数为较难-难抽采煤层,主采煤层在未卸压的情况下瓦斯抽采普遍较为困难。为了保障煤层瓦斯顺利抽采,对低渗透煤层开展增透是目前常用的技术手段,如采用二氧化碳致裂增透、水力化增透及电脉冲增透措施等。

可控冲击波增透技术在海上油田适应性分析

海上油田常因油水井近井地带污染、筛管堵塞、低孔低渗造成油井低产低效。可控冲击波增透技术是一种新型物理法解堵增透技术,以高功率电脉冲与放电等离子体为基础,将含能材料包裹在金属丝周围,利用金属丝电爆炸产生等离子体驱动含能材料释能解堵。通过改变含能材料配方优化可控冲击波波形,实现高渗储层解堵、中/低渗储层增透。通过地面打靶试验验证,该技术适用于裸眼、套管射孔、筛管、砾石充填等多种完井方式;冲击30次后套管、筛管无损伤、无扩径、无穿孔,筛管挡砂精度检测后符合应用标准;不影响井下封隔器密封性能。该技术环保节能、安全可控、不伤害储层,可与现有增产措施形成技术优势互补,发展成为一种高效低成本的解堵增透技术。

电脉冲可控冲击波煤储层增透原理与工程实践

为解决煤层气高效开发和煤矿瓦斯治理面临的煤储层增透改造技术难题,研发成功了强度、作用区域、作用次数可控的电脉冲可控冲击波增透煤层新技术,并已开展了多种现场应用探索。冲击波通过破裂、撕裂、弹性声波扰动等方式改造煤储层,具有分段、分频带的基本特征,这种基本特征与重复加载的疲劳效应结合,使得可控冲击波技术具有其他储层改造技术不可比拟的优势。改造效果取决于冲击波幅值、加载次数与煤储层物性的耦合特性,冲击波幅值与煤层物性的耦合作用决定着冲击波在煤层中的传播特性,加载次数与煤储层物性的耦合则与煤储层疲劳效应有关。发明了电脉冲可控冲击波井下作业装置,初步形成了完整的现场作业工艺流程。现场试验证实了该项技术在顺层钻孔煤层改造及瓦斯抽采中的效益和有效性,并显示出地面煤层气井煤储层改造的可观前景。

煤矿井下控制水力压裂煤层增透关键技术及应用

为了减少低透气性煤层瓦斯抽采钻孔工程量和提高瓦斯抽采效率,对低透气性煤层增透理论及技术应用进行了研究,基于煤层控制水力压裂概念,开发了煤矿井下水力压裂数值模拟与优化设计软件,提出了高承压上向孔和近水平孔的封堵方法,形成了压裂水分布范围探测关键技术,并进行现场应用。结果表明,通过定点定向定区域压裂实现了目标区域煤层的增透,控制水力压裂前后相比单孔瓦斯抽采量提高了5倍以上,部分工作面瓦斯抽采钻孔工程量减少了1/3,采掘工作面单产单进大幅提高,煤矿井下控制水力压裂是对常规水力压裂技术的改进和创新,能有效促进目标区域煤层增透、提高瓦斯治理效果。

吉宁煤矿可控冲击波增透技术应用分析

吉宁煤矿2~#煤层属于高瓦斯低透气性的厚煤层,现有的瓦斯治理方法无法快速有效地抽采瓦斯,为了增加煤层的透气性,提高钻孔的抽采效率,减少作业时间,提高抽采量,该矿采用了可控冲击波技术。通过专门的试验设计,利用考察钻孔和冲击钻孔的交互布置,实现各项参数的获取。经过一阶段的试验,发现可控冲击波技术可以将单孔抽采量增加11倍,钻孔有效抽采半径增加7.5倍,有效降低了60%以上的瓦斯治理时间,适于低透气性高瓦斯煤层瓦斯治理。

黄陵二号煤矿引进冲击波煤层增透技术

陕西煤业化工集团黄陵二号煤矿引进了电脉冲可控冲击波煤层增透技术，此项技术工艺便捷，能使抽放钻孔周边煤层产生更多的裂隙，增加煤体透气性，使瓦斯抽采更加充分，大幅提升瓦斯抽采率，保证安全生产。

林华煤矿可控冲击波煤层瓦斯强化抽采技术试验

针对林华煤矿9~#煤层透气性差、瓦斯抽采困难、造成采掘接续紧张的问题,为提高瓦斯抽采效果,在调研现有瓦斯强化抽采技术的基础上,运用可控冲击波煤层强化增透技术进行了本煤层钻孔的增透作业试验。通过对增透作业完成后102 d内可控冲击波增透钻孔、观察孔、相邻区域常规钻孔的百米钻孔瓦斯抽采纯量观测,可控冲击波增透钻孔和观察孔抽采量分别比常规钻孔提高了2.5倍和2.0倍,初步证明可控冲击波这项原创技术在煤层瓦斯强化抽采领域的适用性。

重复脉冲强冲击波煤层增透技术的实例应用研究

本文主要通过重复脉冲强冲击波煤层增透技术研究在贵州格目底矿业有限公司中井煤矿10903工作面的应用进行探讨,通过分析增透原理,确定瓦斯治理方案,从而更好的推动矿井的正常生产运行。

松软煤层水力冲孔增透技术研究与应用

针对高瓦斯、松软煤层透气性低、瓦斯治理难度大的问题,以淮南矿区4煤为工程背景,基于水力冲孔增透卸压技术机理,采用理论分析与现场试验相结合的手段,通过对比分析冲孔前后抽采浓度和单孔抽采量、瓦斯压力、瓦斯含量以及冲孔后钻孔瓦斯涌出初速度、钻屑量,来考察水力冲孔后卸压增透效果。结果表明,在突出煤层实施水力冲孔措施后,煤体周围的动态应力失衡,大量吸附瓦斯转化成游离瓦斯,提升了钻孔瓦斯抽采浓度,冲孔后煤层残存瓦斯压力由2.5 MPa降至0.17 MPa,残存瓦斯含量由8.49 m^(3)/t降为2.05 m^(3)/t,有效地降低了煤与瓦斯突出危险性。