一种用于煤层增透的膨胀软管式水力压裂方法与流程

本发明涉及高瓦斯浓度煤层的增透技术领域，具体涉及一种用于煤层增透的膨胀软管式水力压裂方法。

背景技术：

我国煤炭的地质赋存条件差，硬度低，瓦斯含量高的同时透气性差。随着开采深度的增加，煤层的透气性变得更差，瓦斯抽取的难度增加，抽采效率偏低。由于煤层松软，在瓦斯抽彩钻孔时易发生塌孔、喷孔、卡孔等问题，严重影响了矿井的安全生产。而水力压裂技术可以减轻钻孔压力，改善煤层的透气性，扩大卸压范围，近些年得到了广泛的应用。目前，水力压裂技术主要分为顺层钻孔和穿层钻孔两种方式。但是这两种方案应用在低透气性，高瓦斯浓度的松软煤层时，一方面由于强度低，煤层应力不稳定，极易出现钻孔坍塌，压实等现象。另一方面，高压水在煤层钻孔中与松软的煤层结合成煤泥浆也会导致塌孔。因此对于这种低透气性高瓦斯浓度的软煤层中实施水力压裂增透方案效果并不好。此外，两种水力压裂方法需要浪费大量的水资源，而且泄露的水堆积在采煤工作面，影响采煤工作的开展。

技术实现要素：

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种用于煤层增透的膨胀软管式水力压裂方法，其利用膨胀软管避免水堵塞气孔，并且杜绝水资源的浪费，从而解决目前低透气性，高瓦斯浓度的松软煤层瓦斯抽取困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种用于煤层增透的膨胀软管式水力压裂方法，具体包括以下步骤：

1)、组装水力压裂系统；通过主承压软管依次将水箱、高压泵、变径法兰连接，变径法兰设有若干个变径端口并分别通过副承压软管连接钢管；高压泵的出水口设有压力表和卸压阀；

2)、开孔；在开采截面上垂直或平行于煤层的位置开设若干个水力压裂钻孔；

3)、设置膨胀软管；将与水力压裂钻孔直径相同且一端密封的若干个膨胀软管深入到水力压裂钻孔内，密封端朝下，膨胀软管开口端分别与钢管连接；

4)、压裂；将矿井巷道里的供水管与水箱进水口连接，保持水箱水压稳定，开启高压泵，高压水经过变径法兰进入各个膨胀软管，膨胀软管在水压力不断升高的情况下不断膨胀挤压周边煤层，使得煤层结构遭到破环，形成裂隙，增强煤层透气性；

5)、卸压；在煤层遭到破坏形成裂隙后，打开高压泵出水口连接的卸压阀，对整个系统进行卸压，卸压完成后，将膨胀软管抽出。

优选地，水力压裂钻孔之间的间距为2～5m，水力压裂钻孔的深度为20～80m。

优选地，高压泵的出口处高压水的压力范围为10～60mpa。

优选地，膨胀软管材质采用弹性橡胶。

优选地，水力压裂钻孔的直径为8～20cm。

本发明的有益效果在于：通过高压泵提供的高压水使得钻孔内的膨胀软管膨胀，煤层在膨胀软管的作用下裂隙结构遭到破坏，形成裂缝，达到了增透卸压的效果，本方法同时避免了一般水力压裂方法中发生的水堵塞气孔现象，杜了绝水资源的浪费，解决了目前低透气性，高瓦斯浓度的松软煤层瓦斯抽取困难的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的水力压裂系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的膨胀软管膨胀后的示意图；。

附图标记说明：

1、水箱；2、高压泵；3、主承压软管；4、变径法兰；5、钢管；6、水力压裂钻孔；7、膨胀软管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，一种用于煤层增透的膨胀软管式水力压裂方法，1)、组装水力压裂系统；通过主承压软管3依次将水箱1、高压泵2、变径法兰4连接，变径法兰4设有若干个变径端口并分别通过副承压软管连接钢管5；高压泵2的出水口设有压力表和卸压阀；高压泵2的出口处高压水的压力范围为10～60mpa。

2)、开孔；在开采截面上垂直或平行于煤层的位置开设若干个直径为8～20cm的水力压裂钻孔6；水力压裂钻孔6之间的间距为2～5m，水力压裂钻孔6的深度为20～80m。

3)、设置弹性橡胶材质的膨胀软管7；将与水力压裂钻孔6直径相同且一端密封的膨胀软管7深入到水力压裂钻孔6内，密封端朝下，膨胀软管7开口端与钢管5连接；

4)、压裂；将矿井巷道里的供水管与水箱1进水口连接，保持水箱1水压稳定，开启高压泵2，高压水经过变径法兰4进入各个膨胀软管7，膨胀软管7在水压力不断升高的情况下不断膨胀挤压周边煤层，使得煤层结构遭到破环，形成裂隙，增强煤层透气性；

5)、卸压；在煤层遭到破坏形成裂隙后，打开高压泵2出水口连接的卸压阀，对整个系统进行卸压，卸压完成后，将膨胀软管7抽出。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种用于煤层增透的膨胀软管式水力压裂方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)、组装水力压裂系统；通过主承压软管依次将水箱、高压泵、变径法兰连接，变径法兰设有若干个变径端口并分别通过副承压软管连接钢管；高压泵的出水口设有压力表和卸压阀；

2)、开孔；在开采截面上垂直或平行于煤层的位置开设若干个水力压裂钻孔；

3)、设置膨胀软管；将与水力压裂钻孔直径相同且一端密封的膨胀软管深入到水力压裂钻孔内，密封端朝下，膨胀软管开口端分别与钢管连接；

4)、压裂；将矿井巷道里的供水管与水箱进水口连接，保持水箱水压稳定，开启高压泵，高压水经过变径法兰进入各个膨胀软管，膨胀软管在水压力不断升高的情况下不断膨胀挤压周边煤层，使得煤层结构遭到破环，形成裂隙，增强煤层透气性；

5)、卸压；在煤层遭到破坏形成裂隙后，打开高压泵出水口连接的卸压阀，对整个系统进行卸压，卸压完成后，将膨胀软管抽出。

2.如权利要求1所述的一种用于煤层增透的水力压裂方法，其特征在于，步骤2)中，水力压裂钻孔之间的间距为2～5m，水力压裂钻孔的深度为20～80m。

3.如权利要求1所述的一种用于煤层增透的水力压裂方法，其特征在于，高压泵的出口处高压水的压力范围为10～60mpa。

4.如权利要求1所述的一种用于煤层增透的水力压裂方法，其特征在于，步骤3)中，膨胀软管材质采用弹性橡胶。

5.如权利要求1所述的一种用于煤层增透的水力压裂方法，其特征在于，步骤2)中，水力压裂钻孔的直径为8～20cm。

技术总结
本发明公开了一种用于煤层增透的膨胀软管式水力压裂方法，包括组装水力压裂系统、煤层开孔、设置膨胀软管、压裂以及卸压五大步骤，本发明通过高压泵提供的高压水使得水力压裂钻孔内的膨胀软管膨胀，煤层在膨胀软管的作用下裂隙结构遭到破坏，形成裂缝，达到了增透卸压的效果，本方法同时避免了一般水力压裂方法中发生的水堵塞气孔现象，杜绝了水资源的浪费，解决了目前低透气性、高瓦斯浓度的松软煤层瓦斯抽取困难的问题。

技术研发人员：王凤超;郭楚文;刘送永;肖南喆;周鑫;李洪盛
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2019.09.24
技术公布日：2019.12.06