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【陕煤集团网】国内首个地面水平井分段压裂防治冲击地压项目在孟村煤矿成功实施
发布时间:2020-12-22 08:20:57     作者:伍增强   浏览量:1398   分享到:

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12月15日,随着最后一台压裂泵车的停泵运行,标志着孟煤矿区域防治冲击地压项目顺利竣工,同时也标志着国内首个地面水平井分段压裂防治冲击地压项目成功实施,该项目是矿业公司年度重点科研攻关项目,为煤炭行业开创了区域防治冲击地压工作的先河。

国内煤矿现阶段针对冲击地压的防治方法主要为局部治理,且集中在井下,存在治理范围小、作业环境受限、工作量重复频率高、劳动强度大等问题。在面对矿井灾害治理、接续调整、高质量发展的关键时期,今年5月份,孟村煤矿与中煤科工集团西安研究院有限公司、陕西省煤层气有限公司、中国石油集团渤海钻探工程有限公司井下作业分公司、中煤科工开采研究院有限公司,开展行业交流、团结协作的技术研讨,在查阅了大量文献资料的基础上,经过严谨的科学分析研究,通过数十次的技术交流讨论,最终决定采用地面水平井分段压裂技术实施区域防治冲击地压。

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水力压裂是石油领域用于改造油气藏储层的一项增产技术。近年来,煤炭行业开始引进该项技术,但主要用于煤层气增产方面,且施工规模相对较小。本次采用的地面水平井分段压裂技术是在综合考虑了石油和煤炭行业的应用情况后,结合施工现场环境、矿井地层结构、区域应力分布等情况下,提出的首个方案。共设计井眼3口(参数井1口,L型水平井2口),目标层为距离煤层顶板较远的安定组底部、属矿井中位关键层,井场开口位置距离目标层600m、终孔位置距离开口2378m,施工难度之大、风险之高、困难之多前所未有,同时也是国内首次实战型对整个回采工作面范围内的顶板进行区域性弱化,影响面积360000m2

6月上旬完成了项目评审,一次通过了煤炭及石油领域相关专家认可;6月中旬开始地面选址,7月开始钻进,截至12月15日,所有野外工作已全部结束,历时200余天。钻井期间,先后钻遇第四系黄土、第三系红土,白垩系华池组泥岩、洛河组砂砾岩、宜君组砾岩,侏罗系安定组砂岩,共计6个地层,跨越地质时期约1.3亿年;防范了矿区主要充水水源洛河组砂岩裂隙水的危害,完成钻探进尺3700m,目标砂岩层钻遇率100%。压裂期间,采用了井上下联合检测方法、共布置监测点50个;召开现场技术分析谈论会10次,形成了每天“6个1”的工作方法;攻关技术难点5处,分析各类监测报告及报表200余份;压裂31段、射孔84簇、消耗液量40000m3、消耗砂量1100m3,优化设计参数7项,动用各类车辆50车次,单班现场参与工作人员80余人。施工压力10~23MPa、排量6~11m3/min,实现了最大缝长340m、逢高59m、影响宽度80m的裂缝形态,超过设计参数值的110%。单段压裂期间,井下微震能量平均增幅约8倍、频次平均增幅约3.8倍;井下地音能量平均增幅约4.6倍、频次平均增幅约2.7倍;地面监测的目标岩层破裂事件点数达388个、能量达19000000。

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整个施工过程中,从春夏到秋冬、从酷暑到严寒,多次受到恶劣天气影响。尤其是进入冬季以来,长武地区频繁出现霜降、雨雪天气,现场最低温度达到零下10度。项目组全体人员坚持稳中求进、积极应对,采取了四步走安全技术措施,最大限度降低了对施工影响。一是每天的材料准备时间由当天的早晨调整为前一天的下午,既解决了运顺环节受路面结冰影响大的问题,又为第二天的作业时间节约工时90分钟。二是优化备水系统,将原先的6台车辆增加为9台,20m3的罐体由2台增加为4台;增加取水水源点1处。三是每次压裂结束后采用高盐水全液量冲洗井筒、井口和射孔装置,单次用量大约1.5吨,很好地解决了管线以及井口余水受冻问题。四是引进流动式锅炉车,该设备可以向冻结区域提供最大排气量1260L/h、最高温度280℃、最大压力6MPa的蒸气,即时将冻结区域全部融化。使用该设备期间,现场单点冻结处最快解冻速度3min、现场可解冻冻结点5处。

该项目的成功实施为矿区冲击地压防治打开了新局面、提供了新思路、树立了新标杆,使国内煤矿区域灾害治理迈出了新步伐,踏上了新征程,奔向了新目标。(伍增强)