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陜煤集團彬長礦業利用水力壓裂法防治沖擊地壓

中國煤炭報 作者:伍增強 楊雪琴 2020-12-28 16:20:26

本報訊 12月15日,隨著最后一臺壓裂泵車的停泵運行,孟煤礦區防治沖擊地壓項目順利竣工,標志著國內首個地面水平井分段壓裂防治沖擊地壓項目成功實施。該項目是陜煤集團彬長礦業公司年度重點科研攻關項目,為行業區域防治沖擊地壓工作積累了經驗。

現階段,國內煤礦防治沖擊地壓方法主要為局部治理,且集中在井下,存在治理范圍小、作業環境受限、工作量重復頻率高、勞動強度高等問題。

在礦井災害治理、接續調整的關鍵時期,今年5月,彬長礦業公司孟村煤礦與中煤科工集團西安研究院、陜西省煤層氣開發利用公司、中國石油集團渤海鉆探工程公司井下作業分公司、中煤科工開采研究院開展技術研討,最終決定采用地面水平井分段壓裂技術,實施區域防治沖擊地壓工程。

據了解,水力壓裂法是目前開采天然氣、石油增產的主要形式。對開采天然氣來說,該技術要求用大量摻入化學物質的水灌入頁巖層,進行液壓碎裂以釋放天然氣。近年來,煤炭行業開始引進這項技術,主要用于煤層氣增產方面,且施工規模相對較小。本次采用的地面水平井分段壓裂技術是在綜合考慮石油和煤炭行業的應用情況后,結合施工現場環境、礦井地層結構、區域應力分布等情況,提出的首個方案。

該項目共設計井眼3口(參數井1口、L型水平井2口),目標層為距離煤層頂板較遠的安定組底部,屬礦井中位關鍵層,井場開口位置距離目標層600米、終孔位置距離開口1500米,施工難度較大、風險較高、困難較多。同時,該項目對整個回采工作面范圍內的頂板進行區域性弱化,影響面積達36萬平方米。

鉆井期間,該項目先后鉆遇第四系黃土、第三系紅土,白堊系華池組泥巖、洛河組砂礫巖、宜君組礫巖,侏羅系安定組砂巖,共計6個地層,跨越地質時期約1.3億年;完成鉆探進尺3700米,目標砂巖層鉆遇率100%。

壓裂期間,該項目采用井上下聯合檢測方法,共布置監測點50個;召開現場技術分析討論會10次,形成特色工作方法;攻關技術難點5處,分析各類監測報告及報表200余份;壓裂31段、射孔84簇、消耗液量4萬立方米、消耗砂量1100立方米,優化設計參數7項。施工壓力10兆帕至23兆帕,排量每分鐘6立方米至11立方米,形成了最大縫長340米、縫高59米、影響寬度80米的裂縫狀態,超過設計參數值的110%。單段壓裂期間,井下微震能量平均增幅約8倍,頻次平均增幅約3.8倍;井下地音能量平均增幅約4.6倍,頻次平均增幅約2.7倍;地面監測的目標巖層破裂事件點數達388個。

相關人員表示,該項目的成功實施為礦區沖擊地壓防治提供了新思路,為國內煤礦區域災害治理提供了經驗。(伍增強 楊雪琴)

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