单一低透煤层脉动水力压裂脉动波破煤岩机理

李贤忠^1,2，林柏泉^1,2，翟成^1,2，李全贵^1,2，倪冠华^1,2

1. 中国矿业大学安全工程学院2. 煤炭资源与安全开采国家重点实验室

摘 要：针对单一低透气性高瓦斯煤层瓦斯抽采困难的现状,采用理论研究、物理实验和现场测试相结合的方式,研究了高压脉动压裂过程中脉动应力波的产生、传播及对煤岩体的破坏机理,通过实验室试验,研究了脉动压裂与常规压裂的不同。研究表明:脉动应力波的反射与叠加使某些位置应力增大,某些位置应力减小,加之煤岩体的能量积聚作用,可以以较小的脉动压力产生比较大常规压力更好的压裂效果。应用该原理开发了高压脉动压裂卸压增透技术,经现场实施表明:脉动压裂起裂压力为8 MPa,为常规压裂起裂压力的1/2,压裂影响半径为8 m,脉动压裂后单孔瓦斯抽采量为普通抽采孔的3.6倍,最高为50 L/min,抽采流量为未压裂孔的4倍,是常规压裂孔的1.2倍。

关键词：瓦斯抽采;脉动波传播;脉动压力;卸压增透;