1. Introducción
El área minera de Hancheng tiene condiciones geológicas complejas, alto contenido de gas en la costura de carbón, alta presión de gas, difícil construcción de perforación en la costura de carbón 3, drenaje de gas difícil, baja eficiencia, alto costo de prevención y control de gas mina, y reemplazo de minería ajustada. Mejorar el efecto del drenaje de gas es una forma importante de reducir el costo y aumentar la eficiencia. La tecnología direccional de fracturación hidráulica del pozo largo puede aumentar la cobertura de pozo y mejorar efectivamente el efecto de drenaje del gas del pozo.
2. Solución de tratamiento
En la mina de carbón Wangfeng, la perforación larga direccional del techo de la costura de carbón No.3 se construye en un lado del eje inclinado principal, y el agujero principal se perfora a lo largo de la capa estable del techo de la costura de carbón. Después de que se completa la construcción del orificio principal, la tecnología 'Backward ' se utiliza para construir el orificio de la rama a la costura de carbón, y el agujero de la rama expone la costura de carbón No.3, y el agujero final no tiene menos de 200 metros de largo. La segunda estructura de apertura se adopta para la perforación, con el primer diámetro de apertura de φ 193 mm y la profundidad del orificio de 60 m. Después de completar la construcción, la carcasa de φ 146 mm se coloca para sellar todas las primeras secciones de apertura; El segundo diámetro de apertura es de 120 mm.
Wangfeng Mine Borehole Perfil
Construcción de un agujero largo en forma de peine en el techo de 3309 Face de trabajo 1 rampa de aire de retorno, en el carril del cinturón norte de No.2 bien en Sangshuping, el orificio principal del pozo de diseño tiene 580 m de largo, y el horizonte de construcción del agujero principal está a aproximadamente 2.0-5.0 m de la costura de carbón 3; Se construirá un orificio de rama cada 60 metros en la sección horizontal del orificio principal, con un total de 8 agujeros de rama, cada uno de los cuales tiene 50 m de largo, la profundidad de perforación a lo largo de la costura del carbón no será inferior a 2 m después de que el carbón se encuentre en el pozo, y se adoptará el proceso de apertura de rama directa, el azimut de perforación es 0 ° y el ángulo de salsa es 5 °. La construcción de la ropa de cama se inicia cerca de la profundidad de los agujeros de aproximadamente 80 m.
Sección de diseño de perforación de No.2 bien en Sangshuping
Diagrama esquemático técnico de fractura hidráulica segmentada de una cuerda fija con perforación de techo largo
3. Situación de construcción
A través de la selección de la plataforma de perforación, optimización del ensamblaje de perforación, diseño razonable de parámetros de perforación, trayectoria de perforación y estructura de perforación, la construcción de dos perforaciones direccionales de techo se completó en el área minera de Hancheng. Entre ellos, el agujero de perforación 1# se encuentra en la mina de carbón Wangfeng, con 1 agujero principal y 4 agujeros de rama. La longitud del orificio principal es de 261 m, y el metraje total de perforación es de 344 m. La distancia entre la vía de perforación real del orificio principal y la costura de carbón 3 es de aproximadamente 0.7 ~ 2.0 m. La construcción de fracturación hidráulica se llevó a cabo utilizando la tecnología de fractura integral de perforación y el método de sellado de orificio de la carcasa + empacador. Se realizó la fractura integral de perforación larga direccional de techo largo de 284 m de la costura de carbón 3. La presión de ajuste del empacador era de 15 mPa y el tiempo de sellado de agujeros era de 18 minutos; El volumen acumulativo de inyección de agua del orificio de perforación fue de 874.79 m 3, el desplazamiento de la inyección de agua fue de 24 m 3/h y la presión máxima de inyección de la bomba fue de 9.4 mPa. 2# El agujero de perforación I está ubicado en el pozo No.2 de Sangshuping, con un agujero principal, 588 m de largo y ocho agujeros de rama. El metraje total de perforación es de 1188 m, y la distancia máxima entre el orificio principal y la costura de carbón No.3 es de 3.28 m. Se completaron cuatro secciones de fractura utilizando tecnología de fracturación de cuerda fija, con inyección acumulada de agua de 2012m 3 y una presión máxima de inyección de la bomba de 8.74MPa.
Plan de construcción de perforación de No.2 bien en Sangshuping
4. Logros logrados
Durante la fractura de 1# perforación, hay muchas gotas de presión obvias, que son consistentes con el modelo de curva de presión típico de perforación y fractura hidráulica en el techo de la costura de carbón blanda. Después de la fractura hidráulica, dentro de los 86 días de la perforación y la extracción, la concentración de extracción es del 27%~ 51%y el promedio es del 42.11%. La cantidad neta de extracción de gas de perforación es de 8.25 ~ 21.41m 3/min, y el promedio es de 17.02 m 3/min. La cantidad neta de extracción de gas de perforación de 100 m es 12.48 veces más que la de la perforación hidráulica de intervalo.
En la mina Wangfeng, la capacidad de bombeo de 100 m de pozo es 12.48 veces de intervalo de perforación hidráulica
Después de la fractura de la perforación 2#, el radio de influencia máxima de la fractura hidráulica fue de 39,63 m. Dentro de los 93 días de la extracción, la concentración de extracción de gas de perforación es de 19.6% ~ 56.0%, 41.28% en promedio. La cantidad neta de extracción de gas de perforación es de 0.33 ~ 1.93m 3/min, 1.08m 3/min en promedio. La cantidad neta de extracción de gas de perforación de 100 m es 1.2 veces de costura de corte hidráulico, 4.8 veces de perforación convencional en esta costura de carbón. Al utilizar el método de contenido de gas residual en la costura de carbón, el radio de extracción efectivo (la tasa de extracción previa es más del 30%) de los pozos con 40 días y 200 días bajo cierta presión negativa de succión es de 3.7m y 9.0m respectivamente.
Curva de perforación y producción de fracturación hidráulica en Sangshuping No.2 bien
5. Preguntas frecuentes
(1) ¿Cuál es el principio técnico de la fractura hidráulica?
La tecnología de fracturación hidráulica es una tecnología convencional para el desarrollo de campos de petróleo y gas superficial, metano de carbón y gas de esquisto bituminoso. Su esencia es inyectar el fluido en la formación a una tasa mayor que la tasa de pérdida de formación. Cuando la presión de inyección del fluido es mayor que la presión de fractura de formación, se formarán las fracturas de formación. Al mismo tiempo, se formará una fractura secundaria alrededor de la fractura principal para que el sistema de fractura original se comunique entre sí, para mejorar la propiedad de gas de permeabilidad de formación, reducir la dificultad de la migración de gases y darse cuenta del propósito de la extracción mejorada por el gas. Además, la fracturación hidráulica de la costura del carbón tiene múltiples funciones, como cambiar la resistencia del cuerpo de carbón, homogeneizar el campo de estrés in situ, inhibir la emisión de gas, equilibrar el campo de presión de gas, etc. Es una medida técnica efectiva para el control de gases en baja permeabilidad y altas vetas de carbón de gas.
（2） ¿Cuáles son los principales aspectos de aplicación de la tecnología de fracturación hidráulica, cómo es su popularización y efecto?
Para el área minera con el desarrollo de la costura de carbón blando y de baja permeabilidad, la tecnología de fractura hidráulica se puede utilizar para mejorar el drenaje de gas y mejorar la eficiencia del control de gas; Para el área minera con el desarrollo de la placa de techo duro, la tecnología de fractura hidráulica se puede utilizar para debilitar de antemano y mejorar la eficiencia minera. En la actualidad, la tecnología de fracturación hidráulica se ha popularizado y aplicado en Shanxi, Shaanxi, Inner Mongolia, Anhui, Guizhou, Xinjiang, Henan y otros lugares. El efecto general de la aplicación es bueno, y la investigación y la aplicación de varias etapas se han llevado a cabo en muchos lugares.
(3) ¿Cuál es la aplicabilidad de la tecnología de fracturación hidráulica y cuáles son los requisitos para las condiciones geológicas de la mina?
El área de construcción de fracturación hidráulica requiere condiciones estructurales simples, sin falla, columna de colapso y otras estructuras geológicas, buenas condiciones de roca circundantes, sin canal de alivio de presión obvio en la formación.
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