水力割缝

摘要： 为了探究水力割缝技术对于天然气水合物储层改造的适用性,开展了模拟水合物储层的地面水力割缝模拟试验。采用大尺寸试样,分析了喷射压力、喷嘴直径和加砂体积分数对套管及模拟试样的割缝形态、成孔特征以及破坏形式的影响。研究结果表明:水力喷射切割过程中,由于高压射流的冲击力及冲蚀作用,模拟水合物储层中形呈近似椭圆锥体孔眼,内表面凹凸,并出现裂缝、凹坑及其他不规则形状;近喷嘴端孔眼会形成冲蚀空腔,孔眼直径较大,而随着孔眼深度增加,孔眼直径逐渐缩小;模拟水合物储层在水力切割后呈现破碎、不规则冲蚀、扩孔、冲刷、侧向裂缝等多种复杂破坏形式,比常规砂岩、煤岩的破坏形式更为复杂;孔眼深度随着喷嘴直径增加先增大后减小,而孔眼深度随着喷射压力逐渐增大;当喷射压力为25 MPa,喷嘴直径为5 mm,含砂体积分数为6%时,可形成深度约92 cm,最大直径约为14 cm的椭圆形孔眼;在套管与水合储层直接接触条件下,切割套管缝宽受喷嘴直径、喷射压力和加砂体积分数的影响,缝长主要由喷嘴移动距离决定。射流对水合物储层的破坏作用影响因素多,不仅与水射流及冲蚀条件有关,还与水合物储层的物化性质密切相关。

摘要： 为了解决松软煤层条件下水力割缝卸压增透效果差、割缝钻孔排渣困难的问题,开展了松软煤层条件的水力割缝工艺参数研究。在研究松软煤层水力割缝主要控制因素的基础上,分析了不同水力割缝工艺参数对割缝煤层卸压增透效果、钻孔瓦斯抽采的影响;通过现场考察不同工艺参数下水力割缝煤层瓦斯抽采效果、钻孔割缝出煤数据,得到了松软煤层最佳水力割缝工艺参数。对最佳水力割缝参数组合进行现场应用,结果表明,割缝压力、射流切割缝槽宽度、钻杆旋转速度是影响松软煤层水力割缝卸压效果的主要控制因素,优化后的割缝钻孔平均抽采瓦斯纯流量及钻孔平均抽采甲烷体积分数分别较未采取措施的普通对比组钻孔提高了2.58、0.58倍。

摘要： 随着煤矿开采深度向千米级发展以及大采高特大采高技术的研发应用,大空间远场坚硬顶板问题突出,其结构失稳显著影响工作面矿压以及工作面临空侧巷道变形。地面钻井水力压裂是治理远场坚硬顶板的防治措施之一,但是水压裂缝形貌受地应力控制、形态单一,难以达到顶板“横切纵断”目标,限制了其弱化远场坚硬顶板的效能。因此,基于试验和理论分析开展了含径向水力割缝钻孔导向压裂形成“横切纵断”裂缝的研究,揭示了水力压裂裂缝和导向裂缝的竞争扩展规律,建立了基于Iwrin等效模型的割缝导向起裂扩展模型、钻孔裸眼起裂扩展模型以及钻孔割缝压裂裂缝起裂模式判定准则,探究了塑性区临界特征长度、割缝半径、钻孔半径、埋深对于裂缝起裂模式的影响。研究结果表明:含径向水力割缝钻孔导向压裂存在3种裂缝形貌:“横切”型单一主裂缝、“纵断”型单一主裂缝、“横切纵断”复合型裂缝网络;割缝塑性区特征长度和钻孔塑性区特征长度与流体压力均呈正相关关系,形成“横切纵断”复合型裂缝网络对应的塑性区临界特征长度随割缝半径的增大而增大,但是随钻孔半径的增大而减小;储层埋深对含径向水力割缝钻孔导向压裂裂缝形貌存在显著影响,随着埋深增加,裂缝形貌逐渐由“横切”型单一主裂缝向“横切纵断”复合型裂缝网络和“纵断”型单一主裂缝演变。特定埋深下,可以通过设计调整钻孔半径和割缝半径以使得钻孔塑性区长度和割缝塑性区长度同时达到塑性区临界长度,形成“横切纵断”复合型裂缝模式。

摘要： 随着煤矿不断向深部开采,单一透气性深部煤层开采因受瓦斯制约影响,回采难度越来越大。为解决这一技术难题,提高安全保障能力,进行了单一低透深部煤层超高压水力割缝强化增透抽采技术研究。通过在鹤壁中泰矿业3205底抽巷(3)试验研究,有效地解决了瓦斯治理瓶颈,极大地改善了采掘条件,为采掘生产提供了安全保障。

摘要： 煤矿井下水力割缝钻孔已在多矿进行应用,如孟津煤矿、寺河煤矿,水力割缝的装备、工艺及施工方案,已有多篇论文进行过专门论证,文章主要结合水力割缝钻孔在常村煤矿2302工作面的应用,通过分析水力割缝钻孔在常村煤矿2302工作面的实际抽采数据。结果表明:水力割缝对煤体的破坏较大,有良好的增透效果,比未进行水力割缝钻孔有更高的初始抽采瓦斯浓度,且在进入受采动影响范围内时,水力割缝钻孔浓度比未进行水力割缝的钻孔浓度更高。这些数据为常村煤矿其他工作面及同类矿井施工水力割缝钻孔提供了参考。

摘要： 论文以水力割缝技术在兴文县建设煤矿的工业性应用试验过程与效果分析,阐述了水力割缝技术在煤矿瓦斯抽采过程中,如何考察煤层增透的相关参数及分析思路,对四川宜宾区域内的高瓦斯及突出矿井提高煤层瓦斯抽采及达标效果、防治瓦斯事故、实现安全生产具有较强的指导作用。

摘要： 为实现高瓦斯多煤层隧道安全高效揭煤防突施工,文章结合天城坝隧道地质条件及煤层穿越情况,提出采用基于高压水力割缝–压裂增透的揭煤防突技术。该技术包括高压水力割缝、水力压裂、瓦斯抽排及强化支护等。研究结果表明:在高瓦斯多煤层隧道揭煤防突施工中,采用以高压水力割缝-压裂增透技术为核心的揭煤防突措施后,通过综合指标法和钻屑瓦斯解吸指标法进行突出危险性预测,工作面防突检验达标,为快速揭煤和穿越煤系地层施工提供了安全保障,对类似隧道施工具有一定的借鉴意义。

摘要： 为解决顺层钻孔在治理低透气性松软煤层瓦斯时存在预抽期长、抽采管路内瓦斯浓度低以及在回采期间采煤工作面上隅角瓦斯超限现象频发的问题,利用水力割缝技术和工作面顶板高位定向钻孔相结合的方法,优化矿井瓦斯治理方法,提高瓦斯治理效果。实践结果表明:采用水力割缝试验钻孔与综采工作面顶板高位定向钻孔相结合的方式,可以有效治理采煤工作面瓦斯。

摘要： 为了解决顺层钻孔封孔漏气及瓦斯抽采浓度低问题,提出了割缝封孔提浓方法,开展了超高压水力割缝卸压增透、钻孔合理封孔深度及割缝位置研究,通过理论分析、数值模拟、钻孔排渣量考察,确定了封孔位置和割缝深度。在此基础上,开展了现场试验研究,考察了钻孔瓦斯抽采浓度、抽采瓦斯纯量等,结果表明:采用割缝带压封孔工艺,相较于传统“两堵一注”封孔方式,钻孔平均瓦斯抽采浓度提升1.77~2.14倍。在孔口割缝封孔工艺基础上,对煤层进行超高压水力割缝,钻孔平均抽采浓度70.7%,抽采纯量为割缝前钻孔的3.96倍。割缝封孔提浓作为一种新的提高瓦斯抽采效率的技术途径,具有借鉴意义。

摘要： 针对斜沟煤矿8号煤层透气性系数低、瓦斯含量高,采用传统瓦斯治理方法导致本煤层瓦斯抽采效果差等问题,在18205皮带巷试验超高压水力割缝卸压增透技术。利用控制变量法得到斜沟煤矿8号煤层开展超高压水力割缝卸压增透最优参数,割缝压力、割缝时间、割缝转速和割缝间距分别为60~70 MPa、25 min、80 r/min和2 m。分析对比普通钻孔与割缝钻孔,发现割缝钻孔的抽采浓度是普通钻孔的1.75倍,抽采纯量是普通钻孔的3.25倍,瓦斯抽采达标时间降低了42%,煤层残余瓦斯含量明显减小,瓦斯抽采效果得到显著提高。

摘要： 利用水力割缝技术对掘进过程中易掉顶、易自然的厚煤层的巷道顶部进行割缝,然后插入护板防止顶板掉落,防止巷道内自然火灾的发生;另外,利用水力割缝技术在需要封闭的巷道围岩内割缝隙至实帮实底,然后在缝内注浆填堵,防止采空区漏风引起自然发火。

摘要： 通过室内1:1大煤样水力割缝抽放瓦斯的实验研究,揭示了水力割缝过程中煤与瓦斯突出现象,依据煤体特征、应力状态、应力水平、水射流压力、瓦斯压力等实验结果,并结合数值模拟计算,分析了水力割缝中煤与瓦斯的突出机理.

摘要： 水力割缝能使煤体产生应力松弛、卸压,在钻孔周围产生裂隙增加煤层的透气性,从而提高瓦斯抽采效果.针对常规下向穿层钻孔松软煤层卸压、增透和抽采效果差的问题,优选了下向穿层钻孔水力割缝配套装备,研究了下向钻孔水力割缝工艺、施工流程和下向钻孔“分组分排吹”的排水排渣工艺.在潘三煤矿1672(1)运顺进行了3组共60个下向穿层水力割缝钻孔的效果考察.应用结果表明:水力割缝后煤孔段等效直径增大至370mm,钻孔煤壁暴露面积比未割缝的钻孔增加到了2.3倍;水力割缝钻孔百孔抽采纯量达0.5～0.7m3/min,比未割缝钻孔的百孔抽采纯量提高了70％以上;下向钻孔“分组分排吹”的排水排渣能有效排出水力割缝残留在孔内的煤(岩)渣和积水,为钻孔抽采提供有利条件,下向穿层钻孔水力割缝技术为煤矿下向孔条带抽采消突提供了有效手段.

摘要： 采用FLAC软件建立了煤层中钻孔和割缝槽的二维模型,并对钻孔直径为Φ90mm,缝槽宽度为1400mm、高度为20mm的条件进行了卸压增透效果模拟,同时得到其相应的应力云图.对煤层中缝槽上方不同位置的应力进行了分析,经分析可知:单个钻孔的割缝对煤体卸压效果与煤体距离缝槽的位置远近有关,位置越远,割缝效果越降低;多孔割缝所引起的相互作用会使得煤体的卸压范围扩大,造成的裂隙也更多,更有利于整体提高煤层透气性.根据分析结果,现场进行了水力割缝实验,得到了较好的实验效果.

摘要： 本文针对石炭二叠系特厚煤层"低瓦斯赋存,高瓦斯涌出"的特点以及钻孔直接预抽本煤层瓦斯效果差的问题,提出了增加煤体裂隙,扩大预抽影响范围的思路,并在塔山煤矿二盘区8201工作面开展了钻孔高压水射流割缝预抽试验,实践表明,实施水力压裂和水力割缝后的钻孔比普通抽采钻孔平均抽采纯量增大4-5倍.在低瓦斯含量的特厚煤层预抽上有较好的现场实践意义.

摘要： 辽河盆地东部凹陷小龙湾地区煤储层的地质特征比较特殊.本文在对储层岩性特征、物性特征以及储层流体性质进行深入研究的基础上,提出了该储层的合理开发方式,综合考虑井深、井筒结构、压力、产水量、产气量、产层本身的特性等多种因素,推荐选用以有杆泵为主、螺杆泵为辅的举升系统.同时,对目前的储层改造措施进行了分析,提出利用水力割缝卸压技术配合酸化、水力振动等物理法解堵技术来改造煤储层.

摘要： 简述了国内外矿井冲击地压的发生历史及现状,对冲击地压的预测、防治技术进行了综合阐述,指出使用电磁脉冲进行预测和水力钻孔割缝进行防治是今后的发展方向.

摘要： 简述了国内外矿井冲击地压的发生历史及现状,对冲击地压的预测、防治技术进行了综合阐述,指出使用电磁脉冲进行预测和水力钻孔割缝进行防治是今后的发展方向.

摘要： 简述了国内外矿井冲击地压的发生历史及现状,对冲击地压的预测、防治技术进行了综合阐述,指出使用电磁脉冲进行预测和水力钻孔割缝进行防治是今后的发展方向.

摘要： 简述了国内外矿井冲击地压的发生历史及现状,对冲击地压的预测、防治技术进行了综合阐述,指出使用电磁脉冲进行预测和水力钻孔割缝进行防治是今后的发展方向.

摘要： 本发明涉及石油、天然气、煤矿开采领域，是关于一种在定向井中分段压裂的方法，尤其是一种可重复的水力喷射割缝压裂联作装置的使用方法。一种可重复的水力喷射割缝压裂联作装置及使用方法，包括水压裂车、水砂混车、氮气罐、套管、连续油管、井下扶正器、射流压裂一体装置、高压气舱，氮气罐连接气体加压装置。该方法将高水压射流喷射与水力压裂工艺联合使用，且通过液压可控制两种工艺交替使用，提高了工作效率。

摘要： 切割煤层的高压水力割缝机，涉及凿岩类机械。本发明解决现有技术传动部件易损坏，钻孔位置过低，连续管长度有限的问题。本发明的机架四角安装割缝机支撑油缸，机架中心安装滚筒旋转轴；缠绕滚筒水平放置；连续钢管推进机和矫直机由连接箱体，矫直机和推进机组成，连续钢管穿在推进机和矫直机的通孔中；高压水配水套由配水套盘，配水内套和配水外套组成，配水套盘上安装连续管多层缠绕换向机构；滚筒驱动机构由液压马达，齿轮组和滚筒齿圈组成，滚筒齿圈与缠绕滚筒连接，液压马达及齿轮组安装在配水套盘上，齿轮组驱动滚筒齿圈，带动缠绕滚筒旋转；缠绕滚筒周围分布连续钢管压紧机构。本发明用于改造低渗透矿物储层(尤其煤层)的透气性。

摘要： 本发明公开了一种穿层钻孔水力割缝装置及水力割缝方法，穿层钻孔水力割缝装置包括水箱、进水管、水泵、出水管、旋转水尾、钻机、钻杆和水力割缝钻头；所述进水管的一端通入所述水箱中，另一端连接所述水泵的进水口；所述出水管的一端连接所述水泵的出水口，另一端通过所述旋转水尾连接所述钻杆的一端，所述钻杆的另一端连接所述水力割缝钻头；所述钻杆设在所述钻机上，通过所述钻机带动旋转；所述出水管上设有压力表，所述压力表与所述水泵的出水口之间的出水管上设有调压阀。本发明的优点在于：利用高压水射流的切割作用，对钻孔煤段进行扩孔，增加孔内煤体暴露面积，制造裂隙，提高煤层透气性，从而提高瓦斯抽采效果。

摘要： 切割煤层的高压水力割缝机，涉及凿岩类机械。本发明解决现有技术传动部件易损坏，钻孔位置过低，连续管长度有限的问题。本发明的机架四角安装割缝机支撑油缸，机架中心安装滚筒旋转轴；缠绕滚筒水平放置；连续钢管推进机和矫直机由连接箱体，矫直机和推进机组成，连续钢管穿在推进机和矫直机的通孔中；高压水配水套由配水套盘，配水内套和配水外套组成，配水套盘上安装连续管多层缠绕换向机构；滚筒驱动机构由液压马达，齿轮组和滚筒齿圈组成，滚筒齿圈与缠绕滚筒连接，液压马达及齿轮组安装在配水套盘上，齿轮组驱动滚筒齿圈，带动缠绕滚筒旋转；缠绕滚筒周围分布连续钢管压紧机构。本发明用于改造低渗透矿物储层(尤其煤层)的透气性。

摘要： 本发明涉及石油天然气储层改造领域，公开了一种水力割缝方法，包括以下步骤：S1：将水力割缝工具通过管道延伸至井筒内目标地层；S2：通过地面泵体泵入工作液，工作液经过水力割缝工具后，形成高速射流，对目标地层进行径向切割成缝槽状孔道，为地层流体进入井筒提供通道；所述工作液包括水、磨料及添加剂；S3：水力割缝后，提出水力割缝工具，清洗井筒；该水力割缝方法，改变了现有的储层改造方式，使用水力割缝，能够制造提供石油、天然气、地层水进入井筒的槽形孔道，同时孔道周缘地层的压应力转换成拉应力，致使地层发生拉伸破坏、拉剪破坏，产生微裂缝，提高地层的导流能力。

摘要： 本发明公开了一种高压水力割缝集成装置，包括水箱、履带平台、钻杆结构、高压水泵和本地控制器；所述水箱设置在履带平台上，所述履带平台上设置有高压水泵和本地控制器，所述高压水泵和本地控制器连接，所述高压水泵和钻杆结构连接，所述本地控制器将水箱和高压水泵的信息进行采集，所述钻杆结构端部设置钻头，所述钻头设置在待钻孔处。解决了现有井下水力割缝装置井下操作不安全的问题；同时，实现了水箱和整机一体的设置，极大地推进了装置的一体化设置。

摘要： 本发明涉及一种顺层钻孔水力割缝煤渣运移模拟系统及试验方法，属于煤矿井下抽采领域。其组成包括供水系统、割缝出渣模拟系统、旋转装置、钻孔模拟台以及监测系统。所述供水系统通过供水管与割缝出渣模拟系统连接。割缝出渣模拟系统所出煤渣通过出渣管与供水管内水流混合后共同进入透明钻孔内。旋转装置内步进电机通过调速装置与钻杆相连。通过高速相机及速度传感器收集数据，进而分析钻孔内煤渣运移规律，并通过放置于钻孔出口高速相机观测煤渣流至出口状态。该系统能够测试不同钻孔角度、供水流量、钻杆转速、钻杆螺旋深度、煤渣颗粒粒径及割缝出渣量下的煤渣运移特征。

摘要： 本发明涉及一种适用于穿层钻孔水力割缝的钻进方法，属于钻孔开采技术领域，包括以下步骤：S1、根据目标钻孔在水平钻孔段的地质突变位置及类型实时计算钻孔方位和深度，钻孔至设计深度后将水力割缝钻头伸入钻孔中，钻孔过程中对实时钻孔方位和深度进行判断，从而可避开钻孔位置中的地质突变区域，且减少了灾害的发生，大大提升了钻孔作业的安全性能；S2、启动水泵，待压力稳定后进行水力割缝；S3、分析钻孔孔口出煤情况，直至孔口无煤屑涌出后继续深入，完成钻孔煤段的水力割缝后关闭水泵，利用高压水射流的切割作用，对钻孔煤段进行扩孔，增加孔内煤体暴露面积，制造裂隙，提高煤层透气性，提高瓦斯抽采效果。

摘要： 本发明属于煤矿安全开采技术领域，涉及一种松软煤层机械扩孔联合水力割缝综合增透装置及控制方法，钻杆内部设置有机械扩孔机构和高低压转换机构；机械扩孔机构包括与钻杆外部轴管滑动连接的柱塞和铰接在柱塞中心位置的若干机械扩孔刀片，钻杆外部轴管上开设有便于机械扩孔刀片穿出的通槽；机械扩孔刀片内设置有与中心管贯通的高压射流通道，柱塞上开设有便于低压水通过的偏心孔；高低压转换机构包括内缸体和连接在内缸体上的低压水通道，内缸体内滑动连接有与柱塞固定连接的芯轴和连接在芯轴上的活塞；本发明实现了机械扩孔和水力割缝增透技术有机集成，发挥了机械扩孔和水力割缝的技术优势，实现了优势互补。

摘要： 本实用新型公开了一种井下水力割缝双级割枪，具有上下两级割枪。下割枪由喷嘴(10)、下封堵球(11)、球座(12)构成，在下割枪(9)的枪体上通过接箍(8)连接上割枪(1)，上、下割枪(1、9)的中心有相通的泥浆流通道；所述的上割枪(1)由上封堵球(2)、喷嘴(3)、滑套(5)和定位套(7)构成，喷嘴(3)位于上枪体(1)与滑套(5)之间，滑套(5)与定位套(7)之间由接箍(6)连接。由于本实用新型具有两级割枪，一趟管柱可完成30－35层油层割缝施工，而且只需一次磁性定位，且割缝层位深度准确，降低了单井施工成本和工人的劳动强度，可提高施工效率30％。解决了原用一级割枪，管柱的丝扣磨损大，施工成本高、劳动强度大的问题。