基于定向钻孔压裂的超大采高工作面强矿压治理方法与流程

本申请涉及井下压裂，尤其涉及一种基于定向钻孔压裂的超大采高工作面强矿压治理方法。

背景技术：

1、大采高综采具有资源采出率高、生产集中度高等特点，是厚煤层实现高效开采的主要技术发展方向。由于采高加大，顶板岩层运动的自由空间较大，超大采高工作面矿压显现更为强烈。煤层上部赋存有多层砂、砾岩层坚硬顶板，呈现强度高、完整性好、自承能力强等特点。坚硬顶板未及时垮落导致大面积悬顶,垮落时极易产生顶板动力灾害，支架常承受岩层大规模运动导致的动载荷和较大的偏心载荷，极易造成设备损坏和人员伤亡。超大采高工作面强矿压防治成为制约工作面安全高效生产的难题。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本申请的第一个目的在于提出一种基于定向钻孔压裂的超大采高工作面强矿压治理方法，以通过磨料射流制造垂直导向裂缝、高粘度压裂液坐封压裂制造突破岩层层理弱面的穿层裂缝、清水坐封压裂激活岩层层理弱面制造岩层间分层裂缝的三级造缝技术，形成以穿层裂缝为主要通道，岩层间分层裂缝为分支的多级裂缝分布，实现了对多层厚硬顶板的纵向切割与横向分层弱化，提升了对水力压裂缝网的控制程度，改善多层厚硬岩层压裂卸压效果。

3、本申请的第二个目的在于提出一种基于定向钻孔压裂的超大采高工作面强矿压治理装置。

4、本申请的第三个目的在于提出一种电子设备。

5、本申请的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

6、为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种基于定向钻孔压裂的超大采高工作面强矿压治理方法，包括：

7、对目标工作面顶板的每个岩层进行分析，以确定压裂关键岩层；

8、根据所述目标工作面顶板的工作面参数，在所述压裂关键岩层中开设钻孔；

9、将射流器送至所述钻孔，以采用磨料射流对所述钻孔进行径向快速割缝，形成垂直于所述压裂关键岩层的导向裂缝；

10、将跨式封隔器送至所述导向裂缝，坐封并泵注粘度大于粘度阈值的压裂液，以扩展所述导向裂缝形成穿层裂缝；

11、将所述压裂液换成清水，对所述穿层裂缝再次坐封压裂，以沿着所述穿层裂缝形成岩层间分层裂缝。

12、为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种基于定向钻孔压裂的超大采高工作面强矿压治理装置，包括：

13、确定模块，用于对目标工作面顶板的每个岩层进行分析，以确定压裂关键岩层；

14、第一处理模块，用于根据所述目标工作面顶板的工作面参数，在所述压裂关键岩层中开设钻孔；

15、第二处理模块，用于将射流器送至所述钻孔，以采用磨料射流对所述钻孔进行径向快速割缝，形成垂直于所述压裂关键岩层的导向裂缝；

16、第三处理模块，用于将跨式封隔器送至所述导向裂缝，坐封并泵注粘度大于粘度阈值的压裂液，以扩展所述导向裂缝形成穿层裂缝；

17、第四处理模块，用于将所述压裂液换成清水，对所述穿层裂缝再次坐封压裂，以沿着所述穿层裂缝形成岩层间分层裂缝。

18、为达上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：

19、处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

20、所述存储器存储计算机执行指令；

21、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如第一方面实施例所述的方法。

22、为达上述目的，本申请第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面实施例的方法。

23、本申请提供的基于定向钻孔压裂的超大采高工作面强矿压治理方法，对目标工作面顶板的每个岩层进行分析，以确定压裂关键岩层，之后根据目标工作面顶板的工作面参数，在压裂关键岩层中开设钻孔，并将射流器送至钻孔，以采用磨料射流对钻孔进行径向快速割缝，形成垂直于压裂关键岩层的导向裂缝，进而将跨式封隔器送至导向裂缝，坐封并泵注粘度大于粘度阈值的压裂液，以扩展导向裂缝形成穿层裂缝，最后将压裂液换成清水，对穿层裂缝再次坐封压裂，以沿着穿层裂缝形成岩层间分层裂缝。由此，通过磨料射流制造垂直导向裂缝、高粘度压裂液坐封压裂制造突破岩层层理弱面的穿层裂缝、清水坐封压裂激活岩层层理弱面制造岩层间分层裂缝的三级造缝技术，形成以穿层裂缝为主要通道，岩层间分层裂缝为分支的多级裂缝分布，实现了对多层厚硬顶板的纵向切割与横向分层弱化，提升了对水力压裂缝网的控制程度，改善多层厚硬岩层压裂卸压效果。

24、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于定向钻孔压裂的超大采高工作面强矿压治理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对目标工作面顶板的每个岩层进行分析，以确定压裂关键岩层，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对目标工作面顶板的每个岩层进行分析，以确定压裂关键岩层，包括：

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述获取每个所述岩层对应的地应力差异系数、厚度、完整程度、岩体强度、矿物成分，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述目标工作面顶板的工作面参数，在所述压裂关键岩层中开设钻孔之后，还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对每个所述钻孔的不同分段位置进行可压性评价，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定每个所述钻孔不同分段位置的孔壁完整等级、钻孔围岩裂隙带发育等级，包括：

8.一种基于定向钻孔压裂的超大采高工作面强矿压治理装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结
本申请提出一种基于定向钻孔压裂的超大采高工作面强矿压治理方法，其中，方法包括：对目标工作面顶板的每个岩层进行分析，确定压裂关键岩层；根据目标工作面顶板的工作面参数，在压裂关键岩层中开设钻孔；将射流器送至钻孔，采用磨料射流对钻孔进行径向快速割缝，形成垂直于压裂关键岩层的导向裂缝；将跨式封隔器送至导向裂缝，坐封并泵注粘度大于粘度阈值的压裂液，扩展导向裂缝形成穿层裂缝；将压裂液换成清水，对穿层裂缝再次坐封压裂，以沿着穿层裂缝形成岩层间分层裂缝。由此，可以形成以穿层裂缝为主要通道，岩层间分层裂缝为分支的多级裂缝分布，实现了对多层厚硬顶板的纵向切割与横向分层弱化，改善多层厚硬岩层压裂卸压效果。

技术研发人员：赵凯凯,冯彦军,姜鹏飞,孙晓冬,郑仰发,王鹏,林朋皓,王志超,石垚
受保护的技术使用者：中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1