深孔預(yù)裂控制爆破增流提透技術(shù)

深孔預(yù)裂控制爆破增透數(shù)值模擬深孔預(yù)裂控制爆破增透原理2〕深孔預(yù)裂控制爆破增透原理與器材深孔預(yù)裂控制爆破爆破器材〔安徽理工大研制〕

3〕深孔預(yù)裂控制爆破專用器材的改進①可連接塑料被筒系列〔Φ60mm╳740mm,Φ50mm╳740mm,Φ45mm╳740mm,〕③壓風噴泥封孔器②專用護壁套管〔不銹鋼大螺距寬螺紋連接Φ80mm╳2000mm〕4〕布孔參數(shù)選擇〔1〕預(yù)裂效果、煤體硬度、爆控孔間距關(guān)系研究①f=0.1-0.5預(yù)裂效果差，建議爆破孔與控制孔間距3-5m；②f=0.5-2.8預(yù)裂效果最好,建議爆破孔與控制孔間距5-15m；③f>2.8預(yù)裂效果下降,建議爆破孔與控制孔間距3-5m。預(yù)裂效果指數(shù)i煤體鞏固性系數(shù)f相同爆破參數(shù)下預(yù)裂爆破效果與煤體硬度關(guān)系曲線0.60.42.84〕布孔參數(shù)選擇〔2〕布孔排數(shù)選擇①煤厚<6m選擇單排布孔；②煤厚=6-12m選擇雙排布孔，且爆破孔與控制孔分別呈三花眼交替錯位布孔；③煤厚>12m，應(yīng)考慮專用頂〔底〕板抽瓦斯巖巷布置預(yù)裂爆破穿層孔。煤厚<6m單排布孔煤厚6-12m雙排布孔5〕增流提透效果現(xiàn)場考察研究〔1〕考察現(xiàn)場簡介研究改進后的考察地點是阜新五龍礦3321綜放面煤層厚度20~29m傾角20o,煤層透氣性系數(shù)0.018m2/(MPa2.d)瓦斯含量14.5m3/t,瓦斯壓力4.25MPa有沖擊地壓危險。現(xiàn)場共施工鉆孔77個，爆破了39個爆破孔，對其中38個孔進行了抽瓦斯，瓦斯治理和沖擊地壓防治效果顯著。鉆孔布置示意圖爆破孔抽采孔5〕增流提透效果現(xiàn)場考察研究〔2〕煤層透氣性考察結(jié)果2d0.0202d0.29410d0.13830d0.09360d0.06890d0.04830d0.02160d0.01590d0.01810d0.0245〕增流提透效果現(xiàn)場考察研究〔2〕煤層透氣性考察結(jié)果5〕增流提透效果現(xiàn)場考察研究〔3〕百m鉆孔瓦斯流量考察結(jié)果5〕增流提透效果現(xiàn)場考察研究〔3〕百m鉆孔瓦斯流量考察結(jié)果預(yù)裂爆破后12d以內(nèi)抽采瓦斯流量特性預(yù)裂爆破后12d以上抽采流量特性普通抽采瓦斯流量特性曲線Q=0.739e-0.1056tt<12dQ=0.2188et>12dQ=0.0614e-0.0133t5〕增流提透效果現(xiàn)場考察研究〔4〕瓦斯抽采率比照(預(yù)裂爆破抽采孔間距10m;普通抽采孔間距5m)120d15%120d34.9%5〕增流提透效果現(xiàn)場考察研究〔5〕百m鉆孔抽采瓦斯極限量將實測結(jié)果代入上述統(tǒng)計式，得出百m鉆孔抽采瓦斯極限量如下預(yù)裂控制爆破孔：Q=1440∫0120.739e-0.105tdt+1440∫12∞0.2188e-0.105tdt=29975m3；普通抽采孔：Q=1440∫0∞0.0614e-0.0133tdt=6648m3計算與應(yīng)用結(jié)果說明，在五龍礦條件下，預(yù)裂爆破后百m鉆孔抽采瓦斯極限量是普通百m鉆孔抽采瓦斯極限量的4.5倍，三個月抽采率可到達30%以上，可縮短抽采時間36%，說明預(yù)裂爆破鉆孔抽采瓦斯具有明顯效果。6、煤層氣抽采進展

1〕概況全國煤層氣井總數(shù)：2446口其中：1990-2006年鉆井1373口

2007年鉆井1073口(1〕我國煤層氣資源量我國煤層氣資源豐富，煤層氣資源量位居世界第三位，與我國陸上天然氣資源量相當。

年份項目名稱資源量（萬億m3）2000全國煤層氣資源評價31.642006新一輪全國煤層氣資源評價36.816、地面鉆井煤層氣抽采進展

遼寧：劉家、鐵法河北：大城山西：沁水煤田潘莊、棗園、樊莊、鄭莊、潘河、大寧、壽陽河?xùn)|煤田保德、臨興、磧口、楊家坪、石樓、午城陜西：韓城安徽：淮北蘆嶺、新集、淮南河南：焦作江西：豐城新疆：阜康6、地面鉆井煤層氣抽采進展

〔2〕建立了煤層氣開發(fā)試驗井組24個中聯(lián)棗園井組晉煤集團潘莊井組中聯(lián)潘河井組阜新劉家井組6、地面鉆井煤層氣抽采進展兩個煤田4個煤層氣井組〔網(wǎng)〕已實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)和利用；形成產(chǎn)能10億m3；煤層氣產(chǎn)量3.3億m3中石油樊莊-鄭莊井組

2021年，已形成煤層氣井1400口，產(chǎn)氣能力6億m3;投入運行339口，單井日產(chǎn)近2500m3/d，日總產(chǎn)氣量80萬m36、地面鉆井煤層氣抽采進展

①晉煤集團煤層氣工程6、地面鉆井煤層氣抽采進展①晉煤集團煤層氣工程2007年：地面鉆井880口；地面抽采量2.10億m3；地面利用量1.06億m3。煤層氣壓縮機車間中聯(lián)公司潘河工程：先導(dǎo)試驗井40口累計已完成鉆井405口建產(chǎn)能3.5億m3。2007年底：單井平均穩(wěn)定產(chǎn)氣量3500m3/d，單井最高穩(wěn)定產(chǎn)氣量9900m3/d6、地面鉆井煤層氣抽采進展

②中聯(lián)煤層氣的潘河工程②中聯(lián)煤層氣的潘河工程：中聯(lián)與薩摩亞美公司合作的潘莊工程PZP01-2井排采曲線6、地面鉆井煤層氣抽采進展控制面積477.10Km2控制儲量911.20億m3探明面積74.14Km2探明儲量107.2億m3探明面積182.22Km2探明儲量352.26億m3鄭莊、樊莊區(qū)塊位于沁水盆地南部晉城斜坡帶，面積1090Km2，煤層氣總資源量2656億m3

，探明儲量460億m3。6、地面鉆井煤層氣抽采進展

③中石油樊莊-鄭莊煤層氣工程日產(chǎn)氣11700m3/d，為中石油產(chǎn)量最高的煤層氣直井目前累計投產(chǎn)煤層氣井323口〔含水平井17口〕,有套壓的井293口，產(chǎn)氣井167口，日產(chǎn)氣量25萬m3左右,直井5000m3/d以上的7口，2000-5000m3/d的23口，1000-2000m3/d的32口。1000m3/d以下井105口，多屬于排采初期。③中石油樊莊-鄭莊煤層氣工程水平井生產(chǎn)曲線圖日產(chǎn)氣量井底水壓瓦斯壓力多分支水平井目前產(chǎn)氣井10口。其中一口井〔8個分支，煤層進尺4117m〕排采8個月，目前套壓0.95Mpa，日產(chǎn)氣穩(wěn)定在3萬m3/d,百m煤孔抽采流量0.505m3/d.hm。③中石油樊莊-鄭莊煤層氣工程6、地面鉆井煤層氣抽采進展④河南省煤層氣公司

焦作位村礦井，地面原始煤層壓裂井6口，初期單井產(chǎn)氣量1300-1400m3/d

⑤淮南礦業(yè)集團地面采動區(qū)井15口，單井日產(chǎn)氣量8000～25000m3/d，2007年產(chǎn)量803萬m3

⑥鐵法煤業(yè)集團地面原始煤層壓裂井6口，日產(chǎn)氣穩(wěn)定在3500～

8000m3/d,濃度95%以上地面采動區(qū)井31口，初中期平均日產(chǎn)氣5000～

22000m3/d，濃度72～96%。豐城合作區(qū)兩淮煤田沁水盆地河?xùn)|合作區(qū)準格爾合作區(qū)準南煤田6、地面鉆井煤層氣抽采進展

2〕煤層氣集輸設(shè)施建設(shè)(1)已建成小型煤層氣CNG站7座，壓縮能力129.6萬m3(2)在建煤層氣LNG站3座，生產(chǎn)能力155萬m3(3)已建成晉煤集團西區(qū)煤層氣東輸管線45.2km，設(shè)計輸氣能力10億m3/a(4)已開工建設(shè)第一條跨省煤層氣管道〔端氏-晉城-博愛〕，全長98.2km，設(shè)計輸氣能力10億m3/a，總投資4.58億元6、地面鉆井煤層氣抽采進展

2〕煤層氣集輸設(shè)施建設(shè)6、地面鉆井煤層氣抽采進展

3〕結(jié)語與展望7、V錐流量計1〕V型錐流量計是20世紀80年代提出具有革命性的新型流量計，它仍是一種通過節(jié)流取差壓以反映流量大小的節(jié)流裝置。2〕節(jié)流件為一個懸掛在管道中央的錐形體，高壓P1取自錐體前流體未擾動的管壁；低壓P2取自后錐體中央，并通過引壓管引至管外，其差壓△P的平方根與流量成正比。L7、V錐流量計項目孔板流量計渦街流量計V錐流量計工作原理差壓型（伯努利原理)技術(shù)成熟卡門渦街技術(shù)，技術(shù)成熟差壓型，美McCROMETER公司發(fā)明，國內(nèi)多為仿造管徑范圍L0~1500mm15~3000mm15~3000mm直管段要求前10D后5D前10D后5D，加等流變徑后可減小到前5D后2D前0~3D后0~1D量程比3:1~4:18:1~15:1加等流變徑可最大擴到30:110:1壓力損失60%差壓孔板的1/15~1/20孔板的I/2~I/104)流量測量方法及其比較7、V錐流量計項目孔板流量計渦街流量計V錐流量計振動影響有影響，通過安裝工藝可以將影響降到最低有影響，通過安裝工藝可以將影響降到最低有影響，V錐呈懸臂態(tài)，會由流體流動誘發(fā)震蕩信號特性非線性線性非線性不確定度1.5%~-2.5%，流量低于30%時，誤差增大，氣體測定時更為嚴重。介質(zhì)的長期磨損，銳角變鈍，也嚴重影響精度1.0%、2.5%在量程范圍內(nèi)和使用壽命期內(nèi)精度幾乎不變0.5%～2.5%與安裝工藝關(guān)系密切維護成本需消漏，定期排污，灌隔離液，更換導(dǎo)壓管、閥門、保溫，清洗孔板等，尤其北方地區(qū)室外存在防凍問題除在計量上要求周期性標定外，一般不會出現(xiàn)故障具有自動清洗功能，維護簡單，標定周期長標準情況有國際國內(nèi)標準有國際國內(nèi)標準新技術(shù)，國際國內(nèi)均尚無相關(guān)標準4)流量測量方法及其比較7、V錐流量計7、V錐流量計5〕V型錐流量傳感器的工作原理2222'221'1vPvPrr+=+7、V錐流量計5〕V型錐流量傳感器的工作原理:在V錐前后的靜壓差可由伯努利方程及能量守恒定律得到：Qm=C÷〔1-β4〕0.5×〔π÷4〕×ε×〔D2－d2〕×〔2×ΔP÷ρ〕0.5Qv=Qm÷ρ式中:Qm—質(zhì)量流量(Kg/h)；Qv—體積流量〔m3/h〕。ε—氣體可膨脹系數(shù)，無量綱，對不可壓縮流體ε=1。ΔP—差壓〔Pa〕ΔP=P1-P2。ρ—流體工作狀態(tài)下的密度〔Kg/m3〕。C—流出系數(shù)，由實際標定得出。β—等效直徑比。β=〔1-d2÷D2〕0.5D－管道內(nèi)徑〔㎜〕。d—錐體最大外徑〔㎜〕。7、V錐流量計7、V錐流量計7)結(jié)構(gòu)主要尺寸測量管內(nèi)徑

（mm）流量計總長L

（mm）取壓孔直徑d

（mm）測量管內(nèi)徑

（mm）流量計總長L（mm）取壓孔直徑d

（mm）152006450900820200650010008252006600120083225066501200840250