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水力压裂裂缝导向强化瓦斯抽采关键技术与装备
作者:佚名    科技成果来源:本站原创    点击数:305    更新时间:2019/4/19           ★★★
成果信息
申报信息
  • 公布年份:
    2018
  • 学科分类号:
    TD7
  • 关键词:
  • 成果简介:
    随着煤矿开采深度增加,煤层透气性显著降低,煤层瓦斯抽采遭遇了技术瓶颈,水力化增透是解决低渗煤层瓦斯有效抽采的重要手段,但相关措施都存在一定局限性。开展水力压裂裂缝导向强化瓦斯抽采关键技术与装备研究,对防治煤矿瓦斯灾害、改善中国能源结构和保护生态环境具有非常重要的现实意义。项目针对煤矿井下水力压裂过程中高滤失及多裂缝现象导致的压裂裂缝扩展无序、闭合较快,无法实现瓦斯高效抽采的问题,在国家973计划课题等多个项目的支撑下,自2011年起,经过7年的研究,凝练出了水力压裂裂缝导向强化瓦斯抽采关键技术,开发了相关技术装备,为煤矿瓦斯的高效抽采提供了理论和技术保障。 项目完成的主要研究内容:开展了高压水射流射孔导向压裂裂缝起裂及扩展规律研究,建立了考虑射孔参数和射孔受力的煤体裂缝起裂普适准则;研究了高压水射流射孔减缓裂缝闭合及强化裂缝导流规律,建立了裂缝导水系数与裂缝高度的关系模型,揭示了射孔导向压裂煤层增透机理;研发了多级破煤水射流射孔装置,优化了导向压裂关键工艺参数,形成了煤层导向压裂关键技术工艺及装备,并进行了现场试验和推广应用。 主要创新成果包括: (1)建立了准确度高、普适性强的高压水射流射孔导向压裂起裂数学模型、射孔后煤体塑性区内最大主应力角度计算模型、水力压裂真实裂缝闭合及裂缝内流体流动模型,取得了三大理论突破,为水力压裂裂缝导向强化瓦斯抽采关键技术的应用奠定了理论基础。 (2)针对性地提出了水力压裂裂缝导向强化瓦斯抽采关键技术,有效解决了起裂压力高和裂缝扩展无序所导致的顶底板破坏严重的技术难题,延缓了裂缝闭合时间,增强了裂缝导流能力,实现了煤层水力压裂高效抽采瓦斯的目的。 (3)研发了水射流多级破煤射孔装置、高强度封孔和水力压裂装备,有效避免了射孔过程中的塌孔堵孔问题,实现了煤层钻孔和射孔一体化作业,形成了先进的导向压裂系统装备和技术工艺,加快了工程进度、提高了经济效益,促进了行业的技术进步和发展。 通过在河南焦煤能源有限公司九里山矿和古汉山矿现场试验,验证了水力压裂裂缝导向强化瓦斯抽采关键技术与装备的可行性和先进性,并成功推广应用于河南大有能源股份有限公司新安煤矿、鹤壁煤电股份有限公司第八煤矿和第九煤矿、重庆松藻煤电有限责任公司逢春煤矿和渝阳煤矿。成果的推广应用,提高了工程进度,节约了技术成本。近三年新增瓦斯销售额17199.07万元,节约开支18622.42万元,共创造经济效益35821.49万元,取得了重大的经济和社会效益,具有良好的推广应用前景。项目鉴定为国际领先水平,获得中国煤炭工业科学技术二等奖2项。 项目取得授权发明专利14项,实用新型专利20项,发表学术论文50余篇,培养硕士、博士研究生16名,获河南省优秀硕士论文3篇。

 

 

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