水力压裂方案汇总

1、目 录一、项目说明2二、压裂地点煤层赋存特征31、煤层顶底板情况32、煤层赋存特征33、综合柱状图4三、水力压裂设备选型及安装51、压裂设备选择52、水力压裂材料准备53、高压系统安装6四、水力压裂实施方案61、水力压裂孔施工位置62、水压裂工艺流程63、水力压裂方案实施7五、安全技术措施8六、避灾路线11七、效果考察方案111、未压裂区域参数考察112、水力压裂效果考察123、考察孔施工先后顺序13金黄庄矿业公司B103工作面水力压裂增透试验方案及安全技术措施一、项目说明金黄庄矿业为煤与瓦斯突出矿井， 2012年7月B102首采工作面开始施工底板穿层钻孔预抽，2013年5月开始施工煤巷，在瓦

2、斯治理过程中，煤层体现出透气性差、难抽采的特点。为增加煤层透气性，提高预抽穿层钻孔抽采效果，保证矿井安全生产及采掘接替，金黄庄矿业与安徽理工大学合作在B103工作面底抽巷实施预抽穿层钻孔高压水力压裂技术。利用穿层钻孔对回采区域煤层进行水力压裂作业，使煤体卸压并增加煤层内部裂隙，从而增加煤层透气性，提高预抽穿层钻孔抽采效果。项目由金黄庄矿业总经理朱树来及安徽理工大学刘泽功教授负责，小组成员见下表：姓 名职 称专 业单 位职责刘泽功教 授安全工程安徽理工大学负责人朱树来工程师采矿工程金黄庄矿业负责人蔡 峰副教授安全工程安徽理工大学成 员刘 健副教授安全工程安徽理工大学成 员罗吉安副教授安全工程安徽

3、理工大学成 员马衍坤博 士安全工程安徽理工大学成 员高 魁博 士安全工程安徽理工大学成 员曹国华工程师安全工程金黄庄矿业成 员孔令平工程师采矿工程金黄庄矿业成 员沈小青助理工程师安全工程金黄庄矿业成 员二、压裂地点煤层赋存特征1、煤层顶底板情况根据矿井瓦斯治理进度，选择在B103工作面进行水力压裂试验项目。根据-800m南翼辅助运输大巷探煤结果及B103工作面上下顺槽底板巷穿层钻孔分析，该区域B2煤层伪顶为厚度1.3m的粉砂岩，灰黑色，裂隙不发育，较坚硬，层理不明显，含植物根部化石；直接顶为厚度3.0m左右的细砂岩，灰色，层理发育，质坚硬，有较厚泥岩夹层；老顶为中砂岩，以浅灰白色为主，灰白色、

4、浅灰绿色次之，矿物成分以石英为主，长石次之，泥钙质胶结，具斜层理及未充填斜交裂隙。B2煤层直接底一般为泥岩，厚度约1.0m；老底为中砂岩，厚度16.0m左右，灰色，裂隙不发育，钙质胶结，坚硬，成分以长石、石英为主，斜层理，缓波状斜层理，局部发育垂直裂隙，泥质充填。2、煤层赋存特征该区域B2煤层倾向倾角在15左右，走向倾角010左右，煤层平均煤厚2.5m，黑色，以暗煤为主，夹少量亮煤条带，质松软，能搓成粉末，硬度小，强度低。B2煤为1/3焦煤，发热量（Qb）平均24.25MJ/kg,水分（Mad）平均0.94%,灰分(Ad)含量平均17.54%,挥发分（Vdaf）平均为24.98%,磷(Pd)含

5、量小于0.0042%,硫分（St,d）含量0.44%，真相对密度（TRD）1.50，煤层的粘结指数（GRI）平均为80。3、综合柱状图压裂位置综合柱状图如下图所示：三、水力压裂设备选型及安装1、压裂设备选择1）、本次水力压裂注水泵选用BRW200/56X4A-F型乳化泵（公称压力56MPa，公称流量200L/min）。2）、连接胶管：选择内径32mm、耐压强度大于56MPa的高压胶管。2、水力压裂材料准备本次水力压裂所需要的设备、材料清单见下表：序号用途名称规格数量1钻孔钻进矿用钻机ZYW-32001台2钻 头942个3钻 杆63.5/73mm*1000mm60根4封孔孔口连接管1.5寸4根5

6、连 接 管1.5寸180根6调 节 管配套使用4根7孔口连接座配套使用4根8导 向 堵头配套使用4根9筛（注浆）管配套使用4根10铁管4分80m11水泥50Kg/袋10包12聚氨酯A、B100套13注浆泵ZBL3/4-7.51台14参数测定设备旋进漩涡流量计D2001台15瓦斯压力传感器GPD102台16瓦斯传感器GJC100（A）2台17压裂设备耐震压力表050MPa2个18乳化泵（主）BRW200/56X4A-F1台19乳化泵（备）BRW200/56X4A-F1台20高压管接头32mm若干21高压胶管32mm300m22开关QJZ-3152台3、高压系统安装注水泵安设在-800m南翼辅助运

7、输大巷内，距压裂地点100余米。将井下供水管连接至高压乳化泵的水箱进水口，水表安设在泵的进水侧，通过乳化泵加压后，采用32mm高压胶管以及快速接头连接到压裂钻孔孔口封孔装置上，再通过连接管封孔装置将高压水流输送至钻孔内（乳化泵必须安设卸压阀）。四、水力压裂实施方案1、水力压裂孔施工位置设计压裂半径为25m，终孔位于B103工作面设计切眼位置，计划布置2个压裂孔，具体见下图。水力压裂孔1位于-757m-800m边界回风上山导4地质测点对应B103工作面切眼处，水力压裂孔1和孔2相距50m。 2、水压裂工艺流程压裂安装准备施工压裂孔测定煤层原始瓦斯含量及含水率压裂钻孔封孔水力压注钻孔保水压裂效果考

8、察施工预抽钻孔考察压裂范围（通过考察预抽钻孔含水量变化）封孔连接抽采并做好记录收集相关数据总结分析。3、水力压裂方案实施1）、压裂准备工作由机电单位编制B103工作面底抽巷高压水力压裂供电设计，施工单位严格按供电设计要求执行。由通防工区负责将32mm高压胶管从注水泵出口的高压胶管连接至压裂钻孔孔口。对压裂区域内钻孔利用水泥浆进行封堵。2）、压裂钻孔施工由通防技术部压裂小组成员按设计方案标定压裂孔施工位置，防突一队严格按设计参数进行钻孔施工，并详细记录见煤岩情况。钻孔施工期间通防技术部、地测技术部安排人员跟班。压裂孔使用直径94mm的钻头，施工至煤层底板位置，进行取样测定煤层原始瓦斯含量，取样结

9、束后，继续施工至穿过煤层并在顶板位置处终孔，完成后对钻孔进行测斜。3）、测定煤层原始瓦斯含量及含水率压裂钻孔施工到煤层顶板前，由通防技术部人员采用DGC法测定煤层原始瓦斯含量，现场取样化验煤含水量，并做好记录。4）、压裂钻孔封孔压裂钻孔施工完成后，进行封孔。前端2m为花眼管，花眼为长120cm，宽8mm的长槽。花眼管前端1m用纱网包裹严实，花眼管要下至孔底，联接管孔口外露不得小于400mm；同时在孔内下入一根4分返浆管至见煤点，孔口外露200mm，并安设球阀；孔口段另下4米长注浆管，孔口外露200mm，孔口段2米用聚氨酯进行封堵固定。聚氨酯固孔结束后，利用风动注浆泵注浆。具体的封孔注浆方法（包

10、括多次注浆、高低浓度注浆等），实施人员可以灵活掌握，但要保证孔既不会被注实又要保证具有足够的强度且在压裂的过程中不漏水。5）、高压水力压裂封孔完成并凝固48小时后，即对该压裂孔进行高压水力压裂。压裂时，首先将乳化泵压力静压调至2Mpa，然后开始实施压裂。逐步将压力调至5Mpa、10Mpa、15Mpa、20Mpa、25Mpa、30Mpa。压裂过程中，由通防工区安排专人对乳化泵的压力、流量变化情况、注入水量情况进行统计，直至乳化泵压力上升到最大30Mpa，乳化泵水箱内水位不再下降，注不进水时，方可结束压裂。压裂过程中可分为多次压裂，总的压水量在220-280t之间。五、安全技术措施1、通风系统实施

11、水力压裂地点采用全负压通风，该处目前风量在2700m3/min左右。2、监测监控测气员必须每班检查压裂地点、注水泵、开关附近的瓦斯浓度，当瓦斯浓度小于0.5%时，方可开泵注水。3、安全防护设施进入该区域的人员必须随身携带完好的隔离式自救器。4、高压管路系统必须完好可靠，每间隔3m固定在风、水管路上，开注水泵以前泵司机及抽采队人员共同对管路系统进行逐一检查，排除隐患。5、钻孔施工1）、施工人员必须先检查撤退路线是否畅通、安全设施是否完好，否则禁止施工。2）、测气员按规定设置瓦斯检查点检查瓦斯，当班负责人必须携带便携式瓦斯报警仪，并将其吊挂在距施钻地点回风侧5m范围内，同时回风侧安设高低浓甲烷传感

12、器，实时监测回风流瓦斯情况。当瓦斯浓度达到0.8%时，必须立即停止作业。当瓦斯浓度达到1.5%时，必须立即停止作业、切断电源、撤出人员，并汇报矿调度。3）、钻孔施工过程中若出现喷孔、卡钻、顶钻、吸钻、抱钻、响煤炮、瓦斯忽大忽小、瓦斯持续上升、矿压显现等明显的突出预兆时，必须立即停止作业、切断电源、撤出人员，并汇报矿调度。4）、钻孔施工应按以下原则进行：开孔位置应选在岩石完整的位置。施工要保证钻孔平直、孔形完整。钻孔施工好后，立即清洗钻孔，保证钻孔畅通。在钻孔施工中，要准确记录钻孔方位、倾角、孔深及见煤岩情况，钻孔开钻时间、见煤时间及收钻时间等。5）、封孔注浆时水灰比按0.7:1进行调配。预埋封

13、孔管时，所有封孔管必须使用管钳拧紧各丝扣，防止注浆过程中漏浆。6、警戒位置煤层水力压裂实施前，由防突一队安排专人负责将压裂钻孔影响范围内的所有人员撤离到警戒区域外，注水期间严禁任何人员入内。压裂巷道安设视频探头，时时监控压裂情况。7、当注水泵的压力上升到最大30Mpa时，并稳定半小时后，必须立即停止注水。8、注水泵停止运行后，必须当压力表指示降到0MPa时，进行钻孔保水，不得随意拆开高压胶管，严防残留高压水流伤人。9、开始进行高压注水前，对整个高压管路进行全面检查，确保所有接头连接完好，确保整个注水系统严密不漏水。注水地点必须保证工作面支护完好，否则不得进行注水工作。10、注水期间，瓦斯监控机

14、房值班人员必须连续观察注水点瓦斯变化情况，发现异常必须立即通知调度所。11、注水结束后，施工单位及时对周边围岩情况进行全面检查。12、压裂钻孔、校验钻孔施工安全技术措施由钻孔施工单位另行编制。13、其它未尽事宜按煤矿安全规程、钻工操作规程以及防治煤与瓦斯突出规定等相关规定执行。六、避灾路线避火、瓦斯灾路线：压裂地点-757m-800m边界回风上山-800m南翼辅助运输大巷运煤上山下车场-800m运输大巷井底车场副井地面。避水灾路线：压裂地点-757m-800m边界回风上山B103上顺槽底抽巷-717m-757m边界回风上山-717m底抽巷-717m-675m边界回风上山-675m回风大巷-65

15、0m石门回风联巷-650m回风大巷回风井地面。七、效果考察方案1、未压裂区域参数考察1）、含水率、硬度和瓦斯含量在水力压裂孔40m以外位置取3个煤样，每个煤样不少于6kg，对每个煤样进行含水率、硬度和瓦斯含量测试。2）、原始抽采效果在压裂孔位置50m以外以走向倾向不大于84m施工3组钻孔，完成后立即合茬抽采，在线监控抽采浓度、抽采纯量等瓦斯抽采参数。2、水力压裂效果考察1）、压裂后有效影响半径考察压裂结束并保水10天后，进行压裂有效影响半径考察。分别考察倾向影响半径和走向影响半径。效果考察孔布置如下图：倾向影响半径考察：在压裂孔终孔位置沿煤层倾斜方向施工一组效果考察孔，考察倾向方向上的有效影响

16、半径，如上图中的T15、T25、T35、T45、T55和T65考察孔。在考察孔钻进至煤层1m后，取样6kg进行含水率、硬度测试和瓦斯含量测试。走向影响半径考察：在压裂孔终孔位置沿煤层走向施工一组效果考察孔，考察走向方向上的有效影响半径，如上图中的T1组考察孔。在考察孔钻进至煤层1m后，取样6Kg进行含水率、硬度和瓦斯含量测试。其他方向考察：上图所示各组钻孔中的其他孔，测试含水率、硬度和瓦斯含量。影响半径检验标准：压裂有效影响半径以距离压裂孔最远的考察孔煤层含水率超过压裂前4%或者钻孔出水为准。最大压裂影响半径：压裂后，通过测定考察孔的煤层含水率，煤层含水率超过压裂前2%，煤层残余瓦斯含量下降30%以上，最远考察孔到压裂孔间的距离即为压裂最大影响半径。2）、抽采效果考察压裂后，将考察孔作为一个单元合茬抽采，安装自动计量装置考察该单元内的抽采量、抽采浓度、抽采负压等抽采参数。计算抽采达标时间与未压裂区域进行对比。3）、掘进过程