基于高压水力顺层钻割技术的冲击地压防治实践

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作者 买巧利 吴学松 +1 位作者 丁超 陆祖军 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期93-98,共6页

为提高回采工作面高应力区防冲卸压效率和效果,针对煤层注水、煤体钻孔卸压、爆破卸压等传统卸压方法存在的应用缺陷,运用高压水力顺层钻割技术对综放工作面冲击地压显现危险区域进行提前卸压处理,从理论上分析了该技术的卸压原理和可行... 为提高回采工作面高应力区防冲卸压效率和效果,针对煤层注水、煤体钻孔卸压、爆破卸压等传统卸压方法存在的应用缺陷,运用高压水力顺层钻割技术对综放工作面冲击地压显现危险区域进行提前卸压处理,从理论上分析了该技术的卸压原理和可行性,在现场进行了实践应用,并用数值模拟和电磁辐射方法对卸压效果进行验证。结果表明:①高压水力顺层钻割技术钻孔沿工作面倾向顺煤层层理布置,以压力高于30 MPa高度聚能的水射流束切割破碎煤体,形成卸压空间,同时浸润弱化煤体,钻孔由内而外形成破裂区、塑性区、弹性区,并随着塑性区及破裂区煤体变形量的不断增加,塑性区及破裂区煤体变形、垮落,积聚的弹性能得到释放,煤岩体中的静载荷降低,消除冲击地压发生条件,防止冲击地压发生;②高压水力顺层钻割技术钻割时采用定点与反复动态相结合钻割方式,钻杆轴向与径向运动相结合,既保证钻进稳定性,又可形成多段圆盘状卸压空间和连续卸压孔洞,在煤层内可形成半径为300~400 mm的卸压空间,出煤量可达2.0~3.5 t;③数值模拟结果显示,采用高压水力顺层钻割技术卸压后煤体内部应力平均降幅达68.6%,电磁辐射现场监测钻孔施工前、后平均幅达60.92%,实施后巷帮应力降低区明显扩大,煤体内部应力显著降低,卸压效果良好。 展开更多

关键词 高压水力顺层钻割技术 冲击地压 电磁辐射 卸压解危

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顺层长钻孔超高压水力割缝增透技术研究与应用 被引量：51

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作者 张永将 孟贤正 季飞 《矿业安全与环保》 北大核心 2018年第5期1-5,11,共6页

为解决低渗透性中硬煤层顺层钻孔抽采半径影响范围较小、抽采效果较差等问题,研究了工作面顺层长钻孔超高压水力割缝技术。通过应力波效应研究了水射流破煤机理,分析了超高压水力割缝卸压增透原理,研制出工作压力达100 MPa的超高压水力... 为解决低渗透性中硬煤层顺层钻孔抽采半径影响范围较小、抽采效果较差等问题,研究了工作面顺层长钻孔超高压水力割缝技术。通过应力波效应研究了水射流破煤机理,分析了超高压水力割缝卸压增透原理,研制出工作压力达100 MPa的超高压水力割缝成套装置,实现了超高压状态下不退出钻杆的钻割一体化工艺和远程操作功能,考察了超高压水力割缝参数,形成了顺层钻孔超高压水力割缝工艺技术。现场试验得出:割缝钻孔平均单刀出煤量为0.32 t,等效割缝半径达1.51～2.08 m;割缝后钻孔瓦斯抽采浓度同比提高了1.44倍,瓦斯抽采纯流量提高了3倍,有效抽采半径为对比普通钻孔的3.6倍,钻孔施工时间缩短约30%,抽采达标时间缩短40%左右。应用表明,采用超高压水力割缝增透技术后,煤层的透气性明显改善,达到了快速卸压增透的目的。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 超高压水力割缝 钻割一体化 割缝工艺 煤层透气性 卸压增透

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顺层长钻孔超高压水力割缝设备及技术研究 被引量：1

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作者 左小康 邢玉忠 《煤炭工程》 北大核心 2019年第4期38-41,共4页

为了提高高河矿+450m水平北翼进风大巷顺层钻孔瓦斯抽采效率,保证+450m水平北翼进风大巷安全、快速掘进,研发了适合高河矿3#煤特征的GF-100型超高压水力割缝装置,对高压水钻进、割缝一体化技术可行性和实施方案进行了研究,并对割缝效果... 为了提高高河矿+450m水平北翼进风大巷顺层钻孔瓦斯抽采效率,保证+450m水平北翼进风大巷安全、快速掘进,研发了适合高河矿3#煤特征的GF-100型超高压水力割缝装置,对高压水钻进、割缝一体化技术可行性和实施方案进行了研究,并对割缝效果进行初步考察。结果表明,在已施工的顺层抽采钻孔基础上直接进行水力割缝二次增透,可以使割缝孔的抽采半径增大到2. 4m,减少近50%的施工量;单孔瓦斯流量可提高1. 8～3. 6倍。水力割缝技术可有效提高低渗透煤层的瓦斯抽采效率,值得推广。 展开更多

关键词 顺层长钻孔 超高压 水力割缝 瓦斯流量

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高瓦斯低透气性煤层深钻孔高压水力割缝增透技术 被引量：30

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作者 梁银权 王进尚 冯星宇 《煤炭工程》 北大核心 2019年第6期99-102,共4页

为提高新田煤矿M9煤层瓦斯抽采效果,解决低透气性突出煤层抽采效率低及应力主导型煤层卸压效果差的难题,以新田煤矿1901工作面为研究背景,分析了深钻孔超高压水力割缝卸压增透机理,采用深钻孔与高压水力割缝相结合增透技术,加快了1901... 为提高新田煤矿M9煤层瓦斯抽采效果,解决低透气性突出煤层抽采效率低及应力主导型煤层卸压效果差的难题,以新田煤矿1901工作面为研究背景,分析了深钻孔超高压水力割缝卸压增透机理,采用深钻孔与高压水力割缝相结合增透技术,加快了1901掘进工作面抽采效率,减少了抽采达标时间,实现了1901掘进工作面'安全、科学、精准、经济、高效'的瓦斯灾害防治,有利于煤矿安全高效生产和可持续健康发展。 展开更多

关键词 高瓦斯 低透气性 突出煤层 深钻孔 超高压水力割缝 增透技术

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碎软煤层顺层钻孔水力割缝增透技术研究 被引量：29

5

作者 王正帅 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期147-151,共5页

为了解决碎软突出煤层透气性差、瓦斯抽采时间长、抽采难度大的问题,将高压水力割缝技术应用于碎软突出煤层顺层钻孔瓦斯抽采中。在新疆艾维尔沟矿区4号煤层开展了水力割缝试验,施工了7个高压水力割缝钻孔和7个普通抽采钻孔,考察了割缝... 为了解决碎软突出煤层透气性差、瓦斯抽采时间长、抽采难度大的问题,将高压水力割缝技术应用于碎软突出煤层顺层钻孔瓦斯抽采中。在新疆艾维尔沟矿区4号煤层开展了水力割缝试验,施工了7个高压水力割缝钻孔和7个普通抽采钻孔,考察了割缝压力和割缝半径,比较了瓦斯抽采效果。研究表明:4号煤层的割缝压力在55 MPa左右较为合理。在55 MPa割缝压力下割缝5 min,割缝半径大约为0.89 m;下向钻孔不适合采用高压水力割缝措施。水力割缝钻孔与普通抽采孔抽采效果相比,日单孔抽采浓度、单孔抽采流量和抽采纯量至少能提高2倍以上。水力割缝钻孔抽采的前22 d抽采效果明显优于普通抽采孔,但衰减速度很快,大约30 d后,二者抽采效果基本接近。 展开更多

关键词 碎软突出煤层 瓦斯抽采 高压水力割缝 割缝半径 顺层钻孔

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超高压水力割缝和CO_(2)相变致裂联合增透技术研究与应用 被引量：9

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作者 秦江涛 陈婧 +1 位作者 谢文波 张从国 《煤炭工程》 北大核心 2021年第9期61-65,共5页

针对鲁班山北矿14采区8^(#)煤层地质构造复杂、瓦斯抽采难的问题,提出了超高压水力割缝和CO_(2)相变致裂联合增透技术,并分析其泄压增透原理,同时进行了不同增透方案条件下的现场抽采效果对比试验。结果表明,该联合增透方案的平均单孔... 针对鲁班山北矿14采区8^(#)煤层地质构造复杂、瓦斯抽采难的问题,提出了超高压水力割缝和CO_(2)相变致裂联合增透技术,并分析其泄压增透原理,同时进行了不同增透方案条件下的现场抽采效果对比试验。结果表明,该联合增透方案的平均单孔瓦斯体积分数分别是普通抽采和超高水力割缝的1.79倍和1.20倍;单孔瓦斯抽采平均纯量分别是普通抽采和超高压水力割缝的3.2倍和1.9倍,90d抽采时间瓦斯抽采影响半径分别是普通抽采和超高压水力割缝的4.58倍和1.38倍,在同等条件下施工钻孔时间分别比普通抽采和超高压水力割缝缩短50.5%和40.6%,瓦斯达标抽采时间分别比普通抽采和超高压水力割缝缩短了66.7%和50%。相较于常规治理技术方案,超高压水力割缝和CO_(2)相变致裂联合增透技术对瓦斯灾害治理的应用效果更为理想。 展开更多

关键词 超高压水力割缝 CO_(2)相变致裂 联合增透技术 瓦斯灾害

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超高压水力割缝煤层增透成套装置研制及应用 被引量：27

7

作者 张永将 陆占金 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期97-104,共8页

现有割缝(扩孔)装置对于中硬或坚硬煤层割缝效率低,配套安全防护措施相对较少,未能实现远程操控割缝作业。为了解决中硬或坚硬煤层安全、高效割缝增透难题,亟需研制更高压力的割缝成套装置。在综合考虑设备效率、割缝深度及割缝排渣所... 现有割缝(扩孔)装置对于中硬或坚硬煤层割缝效率低,配套安全防护措施相对较少,未能实现远程操控割缝作业。为了解决中硬或坚硬煤层安全、高效割缝增透难题,亟需研制更高压力的割缝成套装置。在综合考虑设备效率、割缝深度及割缝排渣所需流量的基础上,研制了高压清水泵;通过分析钻孔流场分布规律,依据水射流理论,研制了高低压转换割缝器;依据钻孔排渣原理,采用整体加工工艺,研制了浅螺旋整体钻杆;依据窄缝黏性流体流动理论,采用间隙密封设计,研制了超高压旋转水尾;基于煤矿井下巷道条件的多变性,根据高压清水泵的额定压力、额定流量确定了溢流阀的设计要求,研制了高压远程操作台;综合分析耐压性及远距离割缝作业沿程阻力损失,研制了超高压液压软管。通过关键部件的研制,成功研制了ZGF-100(A)型超高压水力割缝装置,成套装置工作压力达100 MPa,具备钻割一体化功能,可实现100 m以上远程操控,并配套研制了安全防护装置,形成了超高压水力传输的安全防护系统,同时,对成套装置空载运行、工作压力、工作流量、密封性能、耐压性能等8项内容进行了安全检测,检测内容均符合国家相关检测要求。现场应用结果表明:采用超高压水力割缝装置对煤层进行卸压增透,穿层钻孔割缝平均单刀出煤量0.85 t,割缝半径1.78~2.18 m,可提高钻孔瓦斯抽采纯量2.0倍以上,缩短抽采达标时间50%以上;顺层钻孔在钻孔工程量减少47%条件下,单孔抽采纯量提高2.0~2.5倍,缩短掘进循环施工周期60%以上,说明该方法割缝效率高,割缝后煤层卸压增透效果显著。 展开更多

关键词 超高压 水力割缝 钻割一体化 远程操控 瓦斯抽采 抽采达标

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基于随钻前视探测技术的异常高压气层综合识别方法 被引量：6

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作者 高永德 王世越 +4 位作者 常波涛 孙殿强 陈鸣 王超 张磊 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期98-106,共9页

南海北部乐东地区是莺歌海盆地高温高压天然气勘探开发的重点地区,但钻井作业采用的不同探测技术受到测量深度、垂向分辨率和预测精度等影响,难以保障安全钻井需要及时预警和规避高压层的孔隙压力和界面深度的需求。为此,通过综合基于... 南海北部乐东地区是莺歌海盆地高温高压天然气勘探开发的重点地区,但钻井作业采用的不同探测技术受到测量深度、垂向分辨率和预测精度等影响,难以保障安全钻井需要及时预警和规避高压层的孔隙压力和界面深度的需求。为此,通过综合基于常规随钻测井资料的压力监测技术、基于垂直地震剖面(VSP)资料的钻头前方地层界面及压力预测技术和IriSphere随钻前视探测技术的特点,提出了以IriSphere随钻前视探测技术为主导的综合预测方法并进行了现场应用。研究结果表明,(1)钻前模拟显示,当轨迹在低阻泥岩层中,可提前8~10 m探测到较高阻、且较厚(厚度大于3 m)的高压气层,前视探测技术在实钻中有较大可能实现预期的前视效果;(2)通过结合分辨率较低、探测深度深的VSP预测和分辨率较高、探测深度浅的随钻前视探测方法进行随钻决策,识别出了钻头前方的高压气层及其对应的地层孔隙压力增加趋势;(3) VSP法预测的钻头前方高压气层顶界深度与实钻深度误差介于-10~33 m,而随钻前视探测较高阻、厚度5 m的高压气层,预测深度仅与实际深度相差1 m。结论认为,经过现场应用实践该综合识别方法能及时有效地预防高压气层相关的地质工程风险,准确定位套管鞋深度位置,为莺歌海盆地中深层高温高压天然气的高效勘探开发提供了技术保障。 展开更多

关键词 高压气层 综合识别方法 随钻前视探测技术 井身结构 孔隙压力预测 垂直地震剖面

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水力割缝开采低渗透煤层气应力场数值模拟 被引量：22

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作者 唐巨鹏 李成全 潘一山 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期93-95,i024,共4页

文章首次基于Ansys有限元分析软件对水力割缝技术开采低渗透煤储层煤层气进行了数值模拟的计算研究,指出地应力是煤层气运移的重要影响因素,给出了煤层气赋存和运移特征及地应力对煤层气运移的作用机理,建立了煤层气开采水力割缝平面应... 文章首次基于Ansys有限元分析软件对水力割缝技术开采低渗透煤储层煤层气进行了数值模拟的计算研究,指出地应力是煤层气运移的重要影响因素,给出了煤层气赋存和运移特征及地应力对煤层气运移的作用机理,建立了煤层气开采水力割缝平面应变有限元模型,得到了钻井前后、水力割缝前后近井地带的地应力场变化规律及其影响范围。钻井后近井地带应力平均降低60%,但井口周边产生了应力集中区,应力场以井孔为中心向井身周边呈辐射状向外递减,应力降影响范围为300～450mm。水力割缝后井周区域应力场变化显著,近井地带应力平均降低84.5%,且沿两侧割缝末端连线方向应力降影响最为明显,影响范围以此向外辐射达3000mm,为钻井孔径的20倍,同时在割缝末端产生了应力集中区,并向背离割缝方向扩散,使得沿割缝方向产生大量裂缝,从而打通割理和裂隙,缩短渗透路径,继而提高煤层气产量。数值模拟结果表明,水力割缝技术可达到使近井地带充分卸压的目的。在现场实践中,此方法对利用定量化指标评估水力割缝效果具有十分重要的指导意义。 展开更多

关键词 近井地带 水力割缝技术 低渗透 钻井 井身 井口 煤层气 应力降 区域应力场 煤储层

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阿姆河右岸B区复杂地层大斜度井和水平井钻完井技术 被引量：5

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作者 吴先忠 姜福华 +3 位作者 巫道富 吴泓璇 吴凯彬 程旭 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2015年第3期11-15,9,共5页

通过对已钻直井的实钻资料研究,分析总结出该区域地质特点及大斜度井钻井施工难点,通过井身结构与井眼轨迹优化,优选穿越长段盐膏层的钻井液体系及配方,研究成果已在该区域钻成8口大斜度井,钻井成功率100%,经测试产量为该区域直井的2~3... 通过对已钻直井的实钻资料研究,分析总结出该区域地质特点及大斜度井钻井施工难点,通过井身结构与井眼轨迹优化,优选穿越长段盐膏层的钻井液体系及配方,研究成果已在该区域钻成8口大斜度井,钻井成功率100%,经测试产量为该区域直井的2~3倍。通过实钻作业形成了该区域大斜度井/水平井的井眼轨迹控制及复杂盐下气藏安全钻井技术;解决了巨厚盐膏层使用高密度钻井液情况下的定向钻井技术难题;实践了在使用高密度钻井液,喷漏同存、处理困难复杂情况下的完井方式,形成了巨厚盐膏层及高压含硫产层大斜度井特色钻完井技术,目前大量推广的大斜度井正在施工。大斜度井和水平井钻完井技术为该项目地区实施＂稀井高产、少井多产＂的开发方案提供了可靠的技术支撑和产能保障。 展开更多

关键词 阿姆河右岸 巨厚盐膏层 高压含硫产层 定向井 水平井 钻完井技术

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破解高产高压深井氮气钻井难题升级技术装备打下迪西1井 被引量：4

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作者 邓斌 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2012年第5期66-66,共1页

迪西1井位于新疆阿克苏地区库车县城东面，是迪北构造的一口重点评价井。去年塔里木油田公司与川庆钻探公司钻采工程技术研究院合作，利用气体欠平衡钻井在迪西1井展开发现和保护油气层的探索。

关键词 技术装备 氮气钻井 深井 高压 破解 阿克苏地区 塔里木油田 保护油气层

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平顶山矿区单一突出煤层瓦斯抽采新技术 被引量：18

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作者 卫修君 王满 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2012年第12期42-47,共6页

介绍了平顶山矿区瓦斯赋存规律和瓦斯抽采技术体系,详细阐述了瓦斯抽采技术的研究及应用现状,包括高压水力压裂增透技术、高压水力冲孔防突技术、穿层深孔控制松动爆破防突技术、高压脉冲水射流钻割一体化增透技术、高压磨料射流割缝防... 介绍了平顶山矿区瓦斯赋存规律和瓦斯抽采技术体系,详细阐述了瓦斯抽采技术的研究及应用现状,包括高压水力压裂增透技术、高压水力冲孔防突技术、穿层深孔控制松动爆破防突技术、高压脉冲水射流钻割一体化增透技术、高压磨料射流割缝防突技术、分源抽采综合治理瓦斯技术、气润湿反转法提高瓦斯抽采率和地面钻井抽采技术,上述瓦斯抽采方法的应用有效提高了瓦斯预抽效率,对于煤层瓦斯含量≤10 m3/t、>10～15 m3/t、≥15 m3/t的突出煤层,瓦斯预抽率分别达>20%、>45%、>50%。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 高压水力压裂 高压水力冲孔 松动爆破 高压脉冲水射流钻割 防突技术

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超短半径水平井开采煤层气的探讨 被引量：20

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作者 侯玉品 张永利 章梦涛 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2005年第1期46-49,共4页

超短半径径向钻井系统可以在0 3m半径的立井井段中,完成从垂直转向水平,保证水平井准确进入目的层,并采用高压水射流破岩形成水平井眼,解决了常规钻水平井技术所遇到的施加钻压困难和钻杆旋转所带来的一系列问题,减少了井下事故的发生... 超短半径径向钻井系统可以在0 3m半径的立井井段中,完成从垂直转向水平,保证水平井准确进入目的层,并采用高压水射流破岩形成水平井眼,解决了常规钻水平井技术所遇到的施加钻压困难和钻杆旋转所带来的一系列问题,减少了井下事故的发生并提高了钻井速度.本文通过对超短半径径向钻井系统的基本原理和施工方法的详细介绍,试图把超短半径径向钻井系统这项先进技术作为一个新的技术手段引入煤层气开采中来,以提高煤层气的采出率. 展开更多

关键词 短半径水平井 钻井系统 超短半径 高压水射流 水平井技术 煤层气开采 水平井眼 详细介绍 施工方法 基本原理 钻井速度 井下事故 技术手段 先进技术 径向 目的层 采出率 破岩 钻杆 钻压

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川西侏罗系低渗气藏压裂增产措施中地层损害研究 被引量：15

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作者 林启才 张士诚 潘正富 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期86-88,共3页

水力加砂压裂既是气藏增产改造的主要措施,同样也会对地层造成损害,这种损害较钻井、完井过程的损害更易被忽视,特别是低渗致密气藏在压裂增产中地层损害现象及其影响尤为严重。岩心流动实验证明,川西侏罗系气藏储层属于低渗致密敏感性... 水力加砂压裂既是气藏增产改造的主要措施,同样也会对地层造成损害,这种损害较钻井、完井过程的损害更易被忽视,特别是低渗致密气藏在压裂增产中地层损害现象及其影响尤为严重。岩心流动实验证明,川西侏罗系气藏储层属于低渗致密敏感性砂岩储层,除碱敏相对较弱外,其水敏、速敏和应力敏感属强-极强敏感损害,是压裂增产措施中潜在的损害因素。目前现场使用的压裂液对川西地区储层和支撑充填层均存在损害,损害原因除地层潜在的敏感损害因素外,还与压裂液残渣形成的滤饼,未完全破胶的有机胶团以及滤液滞留地层引起的“水锁”损害等有关。“水锁”是造成川西侏罗系低渗气层损害的主要原因之一。使用压裂液助排剂技术和压裂液损害解堵技术,能有效降低和解除由此而引发的地层损害。 展开更多

关键词 地层损害 侏罗系 低渗气藏 水力加砂压裂 损害因素 压裂液 增产改造 致密气藏 实验证明 岩心流动 砂岩储层 应力敏感 川西地区 现场使用 损害原因 气层损害 解堵技术 敏感性 助排剂 水锁 钻井 完井 碱敏 水敏 速敏 滞留

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